От деревьев к энергии: инженеры McMaster создают лучший в мире накопитель энергии

Исследователи компании McMaster Enginnering Эмили Крэнстон и Игорь Житомирский превращают деревья в накопители энергии, способные обеспечивать электропитанием любые устройства — от смарт-часов до гибридного автомобиля.

Учёные с помощью содержащегося в растениях органического соединения или целлюлозы, бактерий, водорослей и деревьев собираются создать более эффективный и долговечный конденсаторный накопитель энергии. Эта разработка прокладывает путь к производству облегчённой гибкой электроники, требующей больших мощностей, например, носимых устройств, портативных источников питания и гибридных и электрических транспортных средств.

Целлюлоза даёт такие преимущества для многих современных устройств, как высокая прочность и гибкость; особый интерес представляют материалы на основе  наноцеллюлозы. Результатом совместной работы помощника профессора в сфере химического машиностроения Крэнстон и профессора материаловедения Житомирского стал улучшенный трёхмерный накопитель энергии, работающий на основе захвата функциональных наночастиц перегородками из наноцеллюлозной пены.

Пена производится в ходе простого и быстрого одноэтапного процесса. Тип используемой наноцеллюлозы это целлюлозные нанокристаллы, похожие на зёрна риса, но нанометровых размеров. В новом устройстве «зёрна риса» как бы склеиваются между собой случайным образом, образуя сетчатую структуру, обладающую большим внутренним пространством, что обеспечивает конструктивную лёгкость материала. Это может быть использовано для создания устойчивых конденсаторных устройств с высокой плотностью энергии и способностью к более быстрой зарядке, по сравнению с аккумуляторными батареями.

Лёгкие с высокой плотностью энергии конденсаторы представляют особый интерес для развития гибридных и электрических транспортных средств. Такие быстрозарядные устройства обеспечивают значительную экономию, так как они могут накапливать энергию во время торможения и высвобождать её во время ускорения.