SUPERCAPACITOR: Scoperto per caso

[Apocalysse]

Notizia

Last year, researchers at UCLA made a rather fantastic, if serendipitous, discovery. A team of scientists led by chemist Richard Kaner had just finished devising an efficient method for producing high-quality sheets of the Nobel-prize winning supermaterial known as graphene... with a consumer-grade DVD drive. That was groundbreaking in and of itself, but the real surprise came when Maher El-Kady, a researcher in Kaner's lab, wired a small square of their high quality carbon sheets up to a lightbulb. Then something incredible happened.
As the video above explains, Kaner and El-Kady had stumbled upon an energy storage medium with revolutionary potential. Imagine filling your smart phone with a long-lasting charge in just a couple seconds, or an electric car in a minute. Future applications, first described in a March 2012 issue of Science, looked very promising.

Fast forward one year, and Kaner and El-Kady are even closer to realizing a tomorrow rich with supercapacitor technology. In a paper published in a recent issue of Nature Communications, the researchers report that El-Kady's original fabrication process (highlighted in the video) can be made even more efficient. More efficient production of high quality graphene means it's scalable. And scalability, of course, can lead to manufacturing and wide-scale technological implementation. As the researchers note in the abstract to their paper:

Here we demonstrate a scalable fabrication of graphene micro-supercapacitors over large areas by direct laser writing on graphite oxide films using a standard LightScribe DVD burner. More than 100 micro-supercapacitors can be produced on a single disc in 30 min or less... These micro-supercapacitors demonstrate a power density of ~200 W cm−3, which is among the highest values achieved for any supercapacitor.

The upshot? The supercapacitors that Kaner and El-Kady are producing with freaking DVD burners could find their way into consumer tech way sooner than many might have originally guessed. (While minute-charge electric cars may still be a ways off, the fact these sheets are as unobtrusive and flexible as they are bodes well for their incorporation into plenty of near-future technologies — roll-up displays, for instance, or e-paper.) According to Kaner, his lab is already courting partners in industry. Color us excited.

The above video, by Brian Golden Davis, is a is a Finalist in the GE FOCUS FORWARD Filmmaker Competition. Read the papers from the Kaner lab in Science and Nature Communications.

Sembra tutto così bello, oppure c'è qualcosa che sfugge ?
Chi ne sa di più ?

[Manleo]

sembra promettente, in rete c'e' veramente tanto. Qui
http://www.laboratoryequipment.com/n...upercapacitors
c'e' in dettaglio come viene realizzato il dvd con i supercondendatori. Abbiamo risolto il problema dello stoccaggio dell'energia ?

[xenom]

io sono convinto che i supercondensatori saranno un passo importantissimo per il futuro energetico.
Siamo nella direzione giusta.

Non mi è chiaro però "200W per cm-^3"... la densità di energia si misura in J, non in W..

per il resto l'articolo mi sembra verosimile.. penso che i supercap siano la tecnologia più vicina a noi. già negli ultimi anni sono stati fatti grandi passi, attualmente esistono supercondensatori da 3000 F a 5V, grandi quanto un pacchetto di arachidi. E' un passo enorme considerato che fino al 2000 i valori più alti mi sembra che si aggirassero intorno ai 100 mila uF

edit: questo video spiega abbastanza bene i supercap e mostra le potenzialità dei supercap attuali

[gino46]

Cercando di capire in giro per la rete che cosa sono e cosa sono in grado di fare
mi sembra di aver capito che già esistono e sono già utilizzati o sbaglio?
Se non mi sto sbagliando, qual'è la novità in questa notizia?

[xenom]

Originariamente inviato da gino46

Cercando di capire in giro per la rete che cosa sono e cosa sono in grado di fare
mi sembra di aver capito che già esistono e sono già utilizzati o sbaglio?
Se non mi sto sbagliando, qual'è la novità in questa notizia?

Attualmente hanno una densità energetica ancora troppo bassa per usi massicci della tecnologia.

Il vantaggio dei condensatori è che immagazzinano energia, come le batterie, solo che sfruttano l'accumulazione statica anziché quella chimica. Questo comporta il principale vantaggio di avere una vita molto maggiore delle batterie e di caricarsi/scaricarsi in pochi secondi o minuti.

La novità di questa notizia è che han fatto un ulteriore passo verso l'aumento dell'energia specifica dei supercondensatori.

Quando raggiungeremo o supereremo l'energia specifica delle celle al litio allora i supercap potranno probabilmente rimpiazzarle, con enormi vantaggi (caricare il cellulare in un minuto...)

[momo-racing]

Originariamente inviato da xenom

Attualmente hanno una densità energetica ancora troppo bassa per usi massicci della tecnologia.

Il vantaggio dei condensatori è che immagazzinano energia, come le batterie, solo che sfruttano l'accumulazione statica anziché quella chimica. Questo comporta il principale vantaggio di avere una vita molto maggiore delle batterie e di caricarsi/scaricarsi in pochi secondi o minuti.

La novità di questa notizia è che han fatto un ulteriore passo verso l'aumento dell'energia specifica dei supercondensatori.

Quando raggiungeremo o supereremo l'energia specifica delle celle al litio allora i supercap potranno probabilmente rimpiazzarle, con enormi vantaggi (caricare il cellulare in un minuto...)

numeri alla mano si può già fare un confronto tra le possibili proprietà di una batteria al grafene rispetto a una Lipo?

[marchigiano]

Originariamente inviato da xenom

Quando raggiungeremo o supereremo l'energia specifica delle celle al litio allora i supercap potranno probabilmente rimpiazzarle, con enormi vantaggi (caricare il cellulare in un minuto...)

eeeehhh avoglia

tra l'altro caricare un cellulare in un minuto richiderebbe i morsetti grandi come quelli della batteria della macchina, cavi inclusi sempre che nel frattempo non inventino i superconduttori a temp ambiente...

[xenom]

Originariamente inviato da marchigiano

eeeehhh avoglia

tra l'altro caricare un cellulare in un minuto richiderebbe i morsetti grandi come quelli della batteria della macchina, cavi inclusi sempre che nel frattempo non inventino i superconduttori a temp ambiente...

mah non è detto, considera che (si spera) il progresso porterà anche a ridurre i consumi dei dispositivi. Ammettendo che i cellulari futuri riusciranno a operare con una capacità di 1 Ah (attualmente siamo sui 1.8-2 Ah in media), e utilizzando una dock station anzichè un filo per caricare il cellulare, secondo me si riuscirà a sparare dentro anche 5A, consentendo la carica in circa un quarto d'ora...

Tra l'altro un altro enorme vantaggio dei supercap è che non richiedono sofisticati circuiti per la carica, come le li-ion o li-po.

[cama81]

se non sbaglio a parità di volume un serbatoio di benzina contiene 8 volte più energia rispetto ad un batteria al litio.

un super condensatore al grafene quale capacità teorica possiede?

[hibone]

Originariamente inviato da xenom

io sono convinto che i supercondensatori saranno un passo importantissimo per il futuro energetico.
Siamo nella direzione giusta.

bah...

Non mi è chiaro però "200W per cm-^3"... la densità di energia si misura in J, non in W..

infatti l'articolo parla di densità di potenza, non di energia...

per il resto l'articolo mi sembra verosimile.. penso che i supercap siano la tecnologia più vicina a noi. già negli ultimi anni sono stati fatti grandi passi, attualmente esistono supercondensatori da 3000 F a 5V, grandi quanto un pacchetto di arachidi. E' un passo enorme considerato che fino al 2000 i valori più alti mi sembra che si aggirassero intorno ai 100 mila uF

hai provato a vedere i prezzi?

[xenom]

Originariamente inviato da hibone

bah...


infatti l'articolo parla di densità di potenza, non di energia...



hai provato a vedere i prezzi?

per un condensatore sarebbe più corretto densità di energia comunque vabbé


i prezzi? ovvio, stavo considerando di comprarne uno
chiaramente sono ancora prezzi molto alti, ma d'altronde la tecnologia è nuova. penso che si abbasseranno fra un po' di anni, quando miglioreranno le tecniche di produzione. un po' come nel mercato dei microprocessori

[hibone]

Originariamente inviato da xenom

per un condensatore sarebbe più corretto densità di energia comunque vabbé

questo presuppone che densità di potenza sia in qualche modo sbagliato, il che non è... al contrario...

non ricordo esattamente il caso specifico, ma mi pare che si parlasse di un materiale, e non di un particolare formato di super capacitor, quindi parlare di densità di energia potrebbe essere prematuro (ad esempio se non viene definita la tensione di carica del condensatore)...

i prezzi? ovvio, stavo considerando di comprarne uno
chiaramente sono ancora prezzi molto alti, ma d'altronde la tecnologia è nuova. penso che si abbasseranno fra un po' di anni, quando miglioreranno le tecniche di produzione. un po' come nel mercato dei microprocessori

non esattamente... i super condensatori non sono semiconduttori, quindi auspicarsi lo stesso tipo di progresso non è necessariamente giustificato. Ovviamente i cali di prezzo dovuti alle economie di scala ci sono sempre, ma potrebbero essere molto meno accentuati di quanto ci si aspetti.

Il senso dell'affermazione di cui sopra è che se il passo in avanti è troppo costoso è inutile o deleterio. Un po come tagliarsi una gamba per perdere peso.

Per inciso, tra i materiali che riescono ad impacchettare una mole di energia notevole in uno spazio ridotto ci sono gli esplosivi... In altri termini al crescere della densità di energia accumulata il dispositivo potrebbe rivelarsi instabile e rilasciare l'energia tutta insieme... Tenere il cellulare in tasca potrebbe diventare pericoloso per tutt'altro genere di motivi...

[xenom]

Originariamente inviato da hibone

questo presuppone che densità di potenza sia in qualche modo sbagliato, il che non è... al contrario...

non ricordo esattamente il caso specifico, ma mi pare che si parlasse di un materiale, e non di un particolare formato di super capacitor, quindi parlare di densità di energia potrebbe essere prematuro (ad esempio se non viene definita la tensione di carica del condensatore)...



non esattamente... i super condensatori non sono semiconduttori, quindi auspicarsi lo stesso tipo di progresso non è necessariamente giustificato. Ovviamente i cali di prezzo dovuti alle economie di scala ci sono sempre, ma potrebbero essere molto meno accentuati di quanto ci si aspetti.

Il senso dell'affermazione di cui sopra è che se il passo in avanti è troppo costoso è inutile o deleterio. Un po come tagliarsi una gamba per perdere peso.

Per inciso, tra i materiali che riescono ad impacchettare una mole di energia notevole in uno spazio ridotto ci sono gli esplosivi... In altri termini al crescere della densità di energia accumulata il dispositivo potrebbe rivelarsi instabile e rilasciare l'energia tutta insieme... Tenere il cellulare in tasca potrebbe diventare pericoloso per tutt'altro genere di motivi...

beh certo il rovescio della medaglia dei condensatori è che come li puoi caricare velocemente, li puoi anche scaricare velocemente, con conseguenze nefaste. Tuttavia a basse tensioni anche se si verifica un corto circuito, data la resistenza interna del condenatore (anche se bassa non trascurabile) non si verifica alcun evento esplosivo.

[hibone]

Originariamente inviato da xenom

beh certo il rovescio della medaglia dei condensatori è che come li puoi caricare velocemente, li puoi anche scaricare velocemente, con conseguenze nefaste. Tuttavia a basse tensioni anche se si verifica un corto circuito, data la resistenza interna del condenatore (anche se bassa non trascurabile) non si verifica alcun evento esplosivo.

io piuttosto pensavo ad un fenomeno simile a quello che ha coinvolto le batterie dei cellulari.
non che nei supercondensatori avvenga necessariamente lo stesso fenomeno, visto che i materiali in gioco sono generalmente diversi, però che il sistema di accumulo possa raggiungere una configurazione critica e rilasciare energia in modi inattesi non è del tutto da escludere, imho...

In altri termini, almeno dal mio punto di vista, prima di arrivare ad avere un nuovo tipo di condensatore, disponibile sul mercato retail, credo che ci sia ancora molta strada da fare, e non è facile stimare il tempo richiesto a percorrerla, viste le incognite al riguardo... almeno imho...

[xenom]

Originariamente inviato da hibone

io piuttosto pensavo ad un fenomeno simile a quello che ha coinvolto le batterie dei cellulari.
non che nei supercondensatori avvenga necessariamente lo stesso fenomeno, visto che i materiali in gioco sono generalmente diversi, però che il sistema di accumulo possa raggiungere una configurazione critica e rilasciare energia in modi inattesi non è del tutto da escludere, imho...

In altri termini, almeno dal mio punto di vista, prima di arrivare ad avere un nuovo tipo di condensatore, disponibile sul mercato retail, credo che ci sia ancora molta strada da fare, e non è facile stimare il tempo richiesto a percorrerla, viste le incognite al riguardo... almeno imho...

no secondo me il rischio è un problema minore. il condensatore è costruttivamente molto più easy delle batterie... non ci sono componenti chimici, o comunque non c'è materiale instabile con il tempo o con la temperatura. l'unico problema potrebbe essere l'inversione di polarità, ma basta integrarlo con opportune protezioni (diodi e quant'altro)...

[!fazz]

Originariamente inviato da hibone

io piuttosto pensavo ad un fenomeno simile a quello che ha coinvolto le batterie dei cellulari.
non che nei supercondensatori avvenga necessariamente lo stesso fenomeno, visto che i materiali in gioco sono generalmente diversi, però che il sistema di accumulo possa raggiungere una configurazione critica e rilasciare energia in modi inattesi non è del tutto da escludere, imho...

In altri termini, almeno dal mio punto di vista, prima di arrivare ad avere un nuovo tipo di condensatore, disponibile sul mercato retail, credo che ci sia ancora molta strada da fare, e non è facile stimare il tempo richiesto a percorrerla, viste le incognite al riguardo... almeno imho...

le batterie hanno problemi dovuti al litio con cui sono costruite i capacitori non usano elementi così reattivi


ps dal mio punto di visti i supercap hanno un utilità molto limitata hanno troppi svantaggi per l'accumulo di potenza (ovvero vanno benissimo per sistemi a bassissimo consumo o come sistemi di bkp per piccoli buchi di alimentazione) ma se serve un accumulo consistente di energia con grossi picchi di carica e scarica sono molto meglio le fes o se ho bisogno di enormi picchi gli smes ma sono tecnologie ancora piuttosto immature (soprattutto la seconda, per applicazioni particolari le fes già vengono utilizzate)

[hibone]

Originariamente inviato da !fazz

le batterie hanno problemi dovuti al litio con cui sono costruite i capacitori non usano elementi così reattivi

questo è indubbio, ma mi chiedo se, con alte densità di energia stoccate, anche materiali meno reattivi possano portare a fenomeni analoghi, e non sono del tutto convinto che la risposta sia "no".

[!fazz]

Originariamente inviato da hibone

questo è indubbio, ma mi chiedo se, con alte densità di energia stoccate, anche materiali meno reattivi possano portare a fenomeni analoghi, e non sono del tutto convinto che la risposta sia "no".

io non direi proprio la chimica è chimica, il litio è un metallo molto più reattivo dell'alluminio che di solito viene utilizzato per i supercap,

la principale differenza tra un supercap e un normale condensatore è data solo dall'enorme aumento dell'area delle lamine non è che ci sia qualcosa di così esoterico nei supercap

[hibone]

Originariamente inviato da !fazz

io non direi proprio la chimica è chimica, il litio è un metallo molto più reattivo dell'alluminio che di solito viene utilizzato per i supercap,

la principale differenza tra un supercap e un normale condensatore è data solo dall'enorme aumento dell'area delle lamine non è che ci sia qualcosa di così esoterico nei supercap

la chimica sarà anche chimica... ma la fisica è pur sempre fisica... se l'energia immagazzinata dovesse scaricarsi attraverso l'elettrolita all'interno, e questo evapora, il condensatore potrebbe pur sempre esplodere...

al momento non ho basi per escludere questa eventualità.

Above 89°C (192°F) internal temperature the electrolyte will vaporize and cause a flash explosion

http://www.cleancartalk.com/battery-...tracapacitors/

[xenom]

massì è il classico problema del condensatore elettrolitico: inversione di polarità e temperatura.
Entrambe le cose sono molto facilmente controllabili.
quindi il rischio è molto minore che nelle LIPO, dove oltre all'inversione di polarità e alla temperatura, c'è da stare attenti anche alla corrente di carica, tensione di carica, bilanciamento di carica tra le celle ecc.