Een 18-jarige scholiere uit de Verenigde Staten heeft een heel klein apparaatje ontwikkeld waarmee telefoons in 30 seconden kunnen worden opgeladen.

Eesha Khare ontwikkelde het apparaat voor de Intel International Science and Engineering Fair en ging met de hoofdprijs van 50.000 dollar naar huis.

Het kleine apparaatje van Khare omschrijft ze als een 'supercondensator'. Het component kan elektrische lading en energie opslaan. De condensator is slechts 3 centimeter lang en kan verwerkt worden in de accu van bijvoorbeeld een smartphone.

Supercondensatoren bestonden al, maar het probleem was dat er relatief weinig energie in kon worden opgeslagen. Het nieuwe apparaatje van de 18-jarige Khar kan veel meer energie opslaan en kan 10.000 keer opgeladen worden.

Als bewijs gebruikte Khare de condensator om een led-lamp te laten branden, maar in haar visie kan het apparaatje gebruikt worden om draagbare elektronica zoals telefoons op te laden. In een pdf-bestand waarin ze uitlegt wat haar doelen zijn, spreekt ze zelfs van het opladen van de batterijen van elektrische auto's.

10 tips om je accuduur zelf te verlengen

Bekijk hieronder de uitleg van Khare zelf:

With the rapid growth of portable electronics, it has become necessary to develop efficient energy-storage technology to match this development. While batteries are currently used for energy-storage, they suffer from long charging times and short cycle life. Electrochemical supercapacitors have attracted attention as energy-storage devices because they bridge the gap between current alternatives of conventional capacitors and atteries, offering higher energy density than conventional capacitors and higher power density than batteries. Despite these advantages, supercapacitor energy density is much lower than batteries and increasing energy density remains a key challenge in supercapacitor research. The goal of this work was to design and synthesize a supercapacitor with increased energy density while maintaining power density and long cycle life.

Methods/Materials

To improve supercapacitor energy density, I designed, synthesized, and characterized a novel core-shell nanorod electrode with hydrogenated TiO2 (H-TiO2) core and polyaniline shell. H-TiO2 acts as the double layer electrostatic core. Good conductivity of H-TiO2 combined with the high pseudocapacitance of polyaniline results in significantly higher overall capacitance and energy density while retaining good power density and cycle life. This new electrode was fabricated into a flexible solid-state device to light an LED to test it in a practical application.

Results

Structural and electrochemical properties of the new electrode were evaluated. It demonstrated high apacitance of 203.3 mF/cm2 (238.5 F/g) compared to the next best alternative supercapacitor in previous research of 80 F/g, due to the design of the core-shell structure. This resulted in excellent energy density of 20.1 Wh/kg, comparable to batteries, while maintaining a high power density of 20540 W/kg. It also demonstrated a much higher cycle life compared to batteries, with a low 32.5% capacitance loss over 10,000 cycles at a high scan rate of 200 mV/s.

Conclusions/Discussion

This project successfully designed, synthesized and characterized a novel nanorod electrode supercapacitor with increased energy density while retaining power density and long cycle life. This work is an important initial step in introducing this new electrode material in supercapacitors to replace conventional batteries in flexible electronic devices.