KR20190042416A - 수퍼 커패시터 및 제조 방법 - Google Patents

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세르게이 빅토로비치 불리아르스키
드미트리 블라디미로비치 마르코프
레오니드 프로코페비치 시넬니코프
빅토르 니콜라에비치 니콜킨
세르게이 보리소비치 즐로카조프
알렉산드르 알렉산드로비치 드자넬리드제
프야체슬라브 빅토로비치 스베투킨
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조인트 스톡 컴퍼니 “사이언스 앤드 이노베이션즈” (“사이언스 앤드 이노베이션즈”, 제이에스씨)
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Abstract

기존의 기술적 과제는 탄소 나노 튜브, 탄소 나노 튜브 함유 β 동위 원소 방사선 완료 캐패시터의 전극 중 하나에 따른 장치에 의해 해결 될 수있다. 이 경우, 카본 나노 튜브는 방사성 동위 원소 C-14 또는 이들의 혼합물, 안정 동위 원소 및 탄소 C-14의 방사성 동위 원소로 이루어진다. 탄소 나노 튜브의 소개 -14 세 가지 방법이 있습니다 :
а) 직접 카본 나노 튜브의 합성 단계로, 구성 요소 (예를 들어, 휘발성 유기 화합물, 메탄 등 СО СО2 또는) 액체 C-14 출발 물질로서 고체 또는 기체 상태의 탄소 재료가 될 것이다;
b) 카본 나노 튜브 또는 C-14의 천연 안정 동위 원소 - 함유 휘발성 화합물 가스로 이루어진 용액으로 함침;
c) 전기, 열 처리, 전기 방전 레이저의 C-14 동위 원소 원자, 라디칼, 카본 나노 튜브에 도입 된 관능기를 함유하는 관능 화 된 카본 나노 튜브에 자석, 다른 방법.
β를 들어 방사성 동위 원소 붕괴는 토륨-229, AS-227 등의 방사성 핵종의 H-3 NI-63, SR-90, KR-85, AM-241와 같은 탄소 나노 튜브의 표면에 부착 될 수 있고, 일 수있다 전자 방출의 상당한 증가는 자연에서 슈퍼 커패시터를 충전.
이 경우, 충전은 외부 전원으로부터 발생되지 않는, 상기 수퍼 충전로부터 획득했지만 전자 β 붕괴 시간으로부터 전원을 얻을 수있다.

Description

수퍼 커패시터 및 제조 방법{SUPERCAPACITOR AND METHOD OF ITS CONSTRUCTION}
본 발명은 전기 에너지의 축적 및 저장을위한 전기 공학 분야에 속하며, 장기간 동안 전기 에너지의 생성, 변환, 축적 및 저장에 특히 마이크로 전자 장치 및 자율 전자 장치의 전원으로 사용될 수있다.
장치 (배터리)의 전기 누적은 2 차 전기 에너지 원을 사용하고 전기 에너지가 화학 (충전) 및 방전으로 전환 될 때 및 화학 에너지가 전기 에너지로 변환 될 때 복귀하는 원리에 기반한다는 것이 알려져 있습니다. 가장 일반적인 것은 납산 배터리입니다. 그것은 이산화 납의 양극 및 스폰지 납 음극 조성 인 외피로 구성된다. 전극 사이의 공간은 황산 수용액으로 채워진다. 양극과 음극의 방전 과정에서 납 황산염으로 전환됩니다. 배터리가 작동 중일 때 bisulfation이라는 화학 공정이 생성됩니다. [Krusanovlev D. A. Batteries - Moscow City : Emerald, 2003.], [Kashtanov VP, Kingoful VV, Ukraine Schaeffer A. F. 외. 건전지를 시작한다. Manual - Moscow City : USSR Military Press, 1983. - 148.]. 전해질 밀도가 최대가되면 충전이 끝난다. 황산 수용액 전해질은 1.28 g / cm3이었다. 방전이 끝날 무렵 밀도는 1.08 - 1.10 g / cm3로 떨어지며, 그 후에 다시 충전해야합니다.
제조 용이성과 상대적으로 저렴한 비용으로이 장치는 전기를위한 가장 보편적 인 저장 장치입니다. 이 장치는 높은 에너지 밀도를 가지며 반복적으로 충전 및 방전 될 수 있습니다.
이 장치의 단점은 외부 전원 공급 장치 충전, 장시간 충전, 전력 제한, 소량의 충전 및 방전 사이클이 필요하다는 것입니다. 종종 이러한 장치에는 10 년 이상의 자원이 필요하지 않습니다.
커패시터로 알려진 전기 축적 장치 [Maxwell JC, 전자기장 및 자기장에 관한 논문 - 도빌, 1873. - 266 쪽 - ISBN 0-486-60637-6.], [B.М.Yarrow 알자스, А.А. 공학사 및 대학 물리학 핸드북 : -≪모스크바 과학 도시, 1968 년.
간단한 커패시터는 비 전도성 물질 인 두 개의 유전체 레이어로 분리 된 금속 플레이트로 구성됩니다. 커패시터 플레이트가 전기 에너지 원에 연결되면 전류가 흐르고 금속 플레이트에 양전하와 음전하가 축적됩니다. 커패시터가 충전되면 회로의 전류가 0이됩니다. 커패시터가 에너지 원으로부터 분리되면, 저장된 전하는 변경되지 않은 채로 유지됩니다. 커패시터를 저항기에 연결할 때 커패시터의 방전 전류를 최대 부하까지 방전한다. 이 충 방전 사이클을 반복 할 수 있습니다.
전하 저장과 같은 축전기의 장점은 손상되기 전에 배터리보다 제조의 용이성, 짧은 충전 시간, 더 큰 용량 및 더 많은 충전 및 방전 사이클을 제공한다는 것입니다.
이 소자의 단점은 커패시터를 충전하기 위해 외부 전원이 필요하다는 것이다.
수퍼 커패시터 또는 커패시터로 알려진 기존의 전력 축적 장치 [Conway BE Electrochemical Supercapacitors, 기술의 기본 및 응용 분야 : NY : Clavier 학술 인플레이션 보도 자료, 1999. [Advanced Polysilicon Solder Area 실리콘의 국부 산화 Physics and Nuclear Astrophysics., 2000, pp.77, 2421], [Patchratov DV et al.] 다중 벽 탄소 나노 튜브와 전도성 폴리아닐린 복합체를 기반으로 한 유연한 얇은 슈퍼 커패시터 // 과학과 교육 현대 이슈. . - № 4.], [http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl8038579].
디자인에서, 수퍼 커패시터는 전도성 물질 플레이트, 즉 유기 또는 무기 전해질의 형태로 두 개의 전극을 가지고있다. 수퍼 커패시터 플레이트의 전기적 파라미터를 향상시키기 위해, 레이아웃은 또한 다공성 물질 (일반적으로 활성탄)의 층으로 코팅 될 필요가있다. 수퍼 커패시터 원리에 따르면 커패시터와 배터리라는 두 가지 장치가 결합되어있다.
수퍼 커패시터 에너지 저장은 두 가지 메커니즘으로 달성된다.
- 전극 - 전해질 계면에 의해 형성된 전기 이중층 막 용량. 이 경우의 용량은 다음과 같이 정의됩니다.
Figure pct00001
(1)
ε - 이중층의 상대 투자율, ε0 - 진공 투자율, - 전극의 특정 면적, d - 전기 이중층의 유효 두께.
- 전극과 전해질 사이의 가역적 인 화학 반응에 의한 의사 탄성. 이 경우, 전자의 축적은 패러데이 효과, 산화 반응에서의 전자 형성 및 계면 전극 - 전해질을 통한 전달이다. 이론적 인 금속 산화물의 탄성 계수는 다음 공식에 따라 계산할 수 있습니다.
Figure pct00002
(2)
п - 산화 반응에서 유리 된 전자의 수 F - 패러데이 상수 М - 금속 산화물의 몰 질량, V - 작동 전압 창.
또한, 이러한 하이브리드 수퍼 커패시터는 높은 안정성과 높은 용량 및 전력 밀도를 제공한다.
탄소 나노 튜브는 이중층 및 유사 탄성의 능력을 가지고 있습니다. 2,006, 중합체, 섬유 및 섬유 연구소 - 제조 방법 및 전극의 구성 및 카본 나노 튜브의 특성은, 수퍼 커패시터의 특정 용량은 탄소 나노 튜브를 기반 전기 수퍼 @ 350 패럿 / g [Zhouchong 푸 도달 할 엔지니어링, 기술 연구소 조지아 .- 페이지 -18]. 슈퍼 커패시터의 용량 특성을 개선하기 위해, 그들의 특별한 치료, 탄소 나노 튜브의 구조에서 원자의 도입, 그리고 급진적 관련하여, 기능화 된 탄소 나노 튜브를 소위되었다 기능 그룹. 특정 커패시터의 커패시턴스 예를 들어, 탄소 나노 튜브는 기능화 COOH 기는가요 기반 0.25 91,25 패럿 / g [크리스토퍼 M. 안톤 마 H. 오웬 슈퍼 카본 나노 튜브에서 증가 @ 커패시터 - 육군 연구 실험실, 2011 -P7 카본 나노 튜브 현재 396 패럿 / g [최고 달성 슈퍼 캐패시터 용량 값 http://scsiexplorer.com.ua/index.php/osnovnie-ponyatiya/ 1201-superkondensator.html 같이, 이러한 속성의 기술이 증가하고 있기 때문에,이보고 값은 500 패럿 / g [http://rusnanonet.ru/news/37452/] 이르렀다.
현재, 대부분의 상업용 슈퍼 커패시터의 전극은 다양한 변형 된 탄소 (흑연, 활성탄, 탄소 나노 튜브, 그래 핀, 탄소 복합체 등)로 만들어지며, 이들은 모두 값 싸고 좋은 물질이다 부식 방지 성능. 탄소 나노 튜브는 활성탄에 비해 전도성이 우수합니다. 수퍼 커패시터는 충 방전시 전극 표면과 전극 물질의 대부분이 화학 반응을 누설하지 않아 안정된 주기성과 긴 수명을 갖는 탄소를 기반으로하며, 전자 이중층 달성 할 구조.
탄소 나노 튜브 수퍼 커패시터의 장점 :
- 고전력 커패시터와 비교할 때 배터리보다 높은 특정 용량.
- 더 긴 수명, 충전 및 방전 저항이 최대 106이며 용량이 감소하지 않습니다.
배터리와 마찬가지로 슈퍼 커패시터의 주요 단점은 충전을위한 외부 전원 공급 장치가 필요하다는 것입니다.
1913 년 영국의 물리학자인 G. Mosley가 만든 알려진 방사성 동위 원소 출처 (베타 셀). 그것은 중간에 격리 된 전극에 라듐 염이 들어있는 내부에 은도금 한 유리 플라스크입니다. 부식 된 전자는 유리 구의 은층과 라듐 염을 함유 한 전극 사이에 전위차를 만든다. 진공 플라스크에 의해 증가 된 유한 전압 가스 분해는 모슬리 네트워크가 고전압으로 충전되게했다.
방사능 알파 또는 감쇠에 의해 생성 된 전기를 수신하기위한 알려진 장치 [특허 RU 2113739 C1]에는 2 개의 폐쇄 수냉식 또는 공기 금속 형 케이싱 (이미 터 및 컬렉터)이 포함되며, 하나는 틈새를두고 다른 하나에는 위치하며 진공 10-5 - 10-6 mm Hg, 여기서 방사성 물질은 에미 터에 코팅되어 있으며 두께가 25 - 100 미크론 인 금속층 형태의 갭과 정류자로 변환됩니다. 에미 터와 콜렉터 사이에 금속 망을 배치하고, 고압 트랜스포머의 2 차 권선에 전기적으로 접속하여, 50㎐의 상용 주파수로 공급하고, 에미 터와 콜렉터를 제 2 트랜스의 고전압 1 차 권선에 전기적으로 접속한다. 2 차 와인딩은 에너지 소비자에게 연결됩니다. 장치는 영구적으로 충전 가능한 축전기이며 충전 전류는 이미 터 수집기의 입자 플럭스에 의해 결정됩니다.
이 장치의 단점은 방사능 붕괴 입자를 완전히 억제하기 위해 그리드 전압의 크기를 조정하기 위해 외부 에너지 원에 대한 필요성 외에도 이미 터와 컬렉터 갭 사이에 진공을 유지할 필요가 있다는 것입니다.
프로토 타입 성능
supercapacitors (supercapacitors)의 구조는 탄소 나노 튜브로 만들어진 supercondensed 커패시터에 전극이있는 것처럼 작용한다 [Wolkovich et al. 탄소 나노 튜브를 기반으로하는 전기 화학적 수퍼 커패시터. // 일렉트로 다이내믹 엔지니어링. 제 8 권, 2008 년 №2 - 106-110 쪽]을 참조하십시오. 시제품의 작용 전극은베이스 층에 균일하게 부착하는 방법으로 만들어지며,베이스는 컴팩트 한 흑연 분말이며 arc 방법으로 합성 된 나노 튜브로 만들어집니다. 농도 35 중량 %의 황산 용액 (밀도 1.26g / ㎤)을 전해질로서 사용 하였다. 카본 나노 튜브의 가공성을 향상시키기 위해, 전해질에 1.1V의 전위를 유지함으로써 친 수화된다. 시제품은 더 넓은 동작 범위 (1.4 V 이상), 약 20 kW / kg의 단위 전력 및 ~ 1 W / kg의 단위 에너지를 갖는다.
이전에 설명한 것과 유사한 제품은 수퍼 커패시터를 충전하기 위해 외부 전원 공급 장치가 필요하다는 단점이 있다.
본 발명이 해결하고자하는 기술적 과제는 외부 전원을 필요로하지 않고 전기 에너지를 축적하는 장치를 구성하는 것이다.
또 다른 기술적 인 문제는 외부 전원을 사용하지 않고 장치의 수명을 늘리는 것입니다.
그림 1은 자체 충전 슈퍼 커패시터의 구성을 보여준다. 그것은 방사성 동위 원소 C-14 (화살표 2)를 함유 한 일련의 탄소 나노 튜브 (탄소 나노 튜브)가있는 금속 기판 (화살표 1)으로 구성됩니다. 기판은 외부 포트 (화살표 5)와 함께 하부 전극 (화살표 4)과 접촉하는 불소 수지 하우징 (화살표 3)에 배치된다. 세퍼레이터 (화살표 6)는 상이한 전극의 기계적 접촉을 방지하고 캐소드 및 프리 - 애노드 전해질의 혼합을 어렵게하기 위해 활성 기판 상에 제공된다. 배터리 케이스는 전해액 (화살표 7)으로 채우고 플라스틱 캡으로 덮습니다 (화살표 8). 전해질과 접촉하는 제 2 전극 (화살표 9)이 캡에 부착된다. 커버 (화살표 8)는 배터리를 밀봉합니다.
Figure pct00003
그림 1. 자체 충전 슈퍼 커패시터 구성
그림 2 (a, b)는 아날로그 프로빙 슈퍼 커패시터 배터리의 구성과 모양을 보여줍니다. 배터리는 스테인레스 스틸로 채워진 하우징 (1)과 커버 (2), 내부 불소 수지 쉘 (3) 및 불소 수지베이스 (5)로부터 절연 된 전극 콜렉터 (4)로 구성됩니다. 시험 작용 전극 (8)은베이스로서 고무 링 (6)을 덮고, 불소 수지 부싱 (7)으로 단단히 접착된다. 베이스의 하부면은 부식 전선과 나사를 탄성 접촉시킵니다. 전지는 전극 (4)의 세공의 전해질을 통해 충전된다.
기하학적 치수가 주어지면, 노출 된 기판의 가시 영역은 0.5 제곱 센티미터이고, 건전지 커패시턴스는 82 pF였다.
탄소 나노 튜브가있는 기판에는 나노 튜브에 반복적으로 부착 된 동위 원소 C-14를 함유 한 염산 아닐린의 알콜 용액이 장착되었다. 부착 된 동위 원소의 활성은 계산에 의해 결정된다. 침지 시약 전후의 기재의 질량을 측정하고, 열량 측정법에 의해 측정 된 방사능 비 특성을 사용한다. 이러한 방식으로 측정 된 탄소 -14 동위 원소 활동은 2 개의 상이한 단일 유형의 기질에 대해 1.74 및 6 밀리 기가되었다. 보충 측정 (기저부로부터의 ┑ 플럭스는 0.8 ≠ 105 및 2.25 ≠ 105 분 -1 cm-2와 동일).
Figure pct00004
그림 2. 배터리 구성 조사 (a) 및 모양 (b)
Щ 31 수퍼 셀 (측정 전해질로 채워진 드라이 셀에 대해 수행되었다) 디지털 밀리 미터를 사용하여, 자동 모드에있게 ADAM 4017+ 디지털 템플릿의 분석에 기초하여 특별히 제조 된 자동 측정 시스템을 연구 하였다 장기 측정 (배터리 전해액 충진).
본 발명의 구현은하기 실시 예에 의해 예시된다.
예제 1.
카본 나노 튜브의 행처럼 기판 위에 미리 형성된 단일면 코팅은 ~ 10 μm 두께이며 동위 원소 C-14가 탄소 원자의 수를 나타내는 아닐린 하이드로 클로라이드 알코올 용액에 잠겨 있습니다. C-14 전체의 활성 (1.74 및 6.0 mCi의 동일)은 건조 기재의 질량에 의해 결정된다. 전지는 상기 구조 내에 배치 된 기판은 상기 충전량을 결정 붕괴 β-14 C 동위 원소에있어서, 배터리 전압을 기록. 건전지 충전 동력은 그림 3과 같습니다.
음으로 하전 된 배터리 충전 과정은 결과 기판 이득이 양전하 전자 발광, 카본 나노 튜브를 수행한다. 배터리 (24)의 충전 후, 시간과 전압은 약 400 MeV까지 도달 내에 배터리가 부하 저항 및 기록 방전 전압에 넣었다. 10kΩ 저항에서의 배터리 방전 시간은 1 초의 일부이며, 47 밀리몰 저항에서의 방전 시간은 몇 분입니다. 두 번째 경우를도 1에 도시 된 동적 도면 방전. 4.
Figure pct00005
그림 3. C-14 활성도가있는 아닐린 하이드로 클로라이드 세포의 동적 충전 (1.74 및 6.0 밀리 초와 동일)
배터리 방전의 초기 단계는 약 10 분 동안 지속되며 기하 급수적 인 추세를 보입니다. 또한 중요한 지수 편차가 보일 수 있고, 정상 상태에서 방전 곡선은 방전 속도가 배터리 충전과 같을 때 전류가 기판상의 베타 전력 활동에 의해 결정되는 일정한 레벨에 도달한다.
위의 실험은 건전지가 베타 붕괴 전자에 의해 직접 대전 될 때 붕괴 전자의 작은 부분 만이 전극 콜렉터에 도달하는 충전 과정에 참여하기 때문에 비효율적이라는 것을 보여줍니다. 또한, 베타 붕괴 전자의 일부는 기판의 양전하를 보상하고 기판상의 탄소 나노 튜브에 의해 흡수된다.
예제 2
세포 기질은 셀이 충 / 방전 된 후 증류수로 채워지는 C-14 활성 (1.74 밀리와 같음)을 갖는다. 배터리의 충전 및 방전 성능을 측정하십시오.
Figure pct00006
그림 4. C-14 활성을 갖는 아닐린 하이드로 클로라이드 세포의 충전 속도 (1.74 밀리리와 동일)
배터리 전압 변화 및 10kV 부하 저항에서의 방전 전류의 동적 특성은 그림 5에 나와있다.
초기 단계에서 약 20 시간 이내에 캐니스터 물에서 시작하는 순수한 물의 이온 전도도가 낮기 때문에 전지 효율이 낮습니다. 이 단계에서 배터리 전압의 대부분은 50 메가 볼트를 초과하지 않습니다. 아닐린 하이드로 클로라이드의 일부가 기질로부터 물에 용해되어 추가 이온을 형성 한 후, 세포상의 전압은 다음 10-12 시간에 걸쳐 점진적으로 증가 하였다. 안정 모드에서 배터리의 전압은 일정하며 ~ 300mV의 일정한 값에 접근하며 배터리에 물이 있으면 해당 수준으로 유지됩니다. 이 단계에서 10 kΩ 저항의 셀 부하 전류 (그림 5b)는 약 1 μA / cm 2로 안정화되었다.
실험에 따르면, 탄소 14 탄소 나노 튜브가있는 증류수가 증류수로 채워진 커패시터 셀은 컨버터 또는 전기 에너지 저장 장치로 사용될 때 물이없는 배터리보다 훨씬 효율적입니다.
Figure pct00007
그림 5. (a) 및 배터리 방전 (b) C-14 활성을 갖는 아닐린 하이드로 클로라이드에 침지 된 카본 나노 튜브가있는 기판 상에 셀을 배치 하였다 (1,74 밀리리에 상당 함) 증류수가 가득 차있다.
예제 2
전지는 탄소 나노 튜브 어레이를 갖는 실시 예 1에 기재된 바와 같이 구성된 기판을 C-14 활성 (6 밀리리와 동일)을 갖는 아닐린 하이드로 클로라이드 알콜 용액에 침지시키고, 증류수 충전 및 방전 실험에서 건조한 다음 0,1 n H2SO4 전해액으로 채웠다.
배터리 전압 변화는 그림 6b의 그림과 같이 10 킬로 헤르쯔 부하에서 정상 상태 방전 전류 다이나믹을 갖는 그림 6a의 타이밍 다이어그램에 표시됩니다.
초기 방전 전류는 4 μA / cm2에 도달 한 후 1 μA / cm2로 떨어졌고 중간 기간은 1.5 μA / cm2에 도달했습니다. 또한 그래프에서 방전 곡선의 끝 부분은 전류가 0으로 감소 함을 보여 주며 봉인되지 않은 셀에서 물의 증발 (또는 방사선 분해)에 해당합니다.
Figure pct00008
Figure pct00009
그림 6
C-14 활성을 갖는 아닐린 하이드로 클로라이드 (1,74 밀리 큐리와 동일)에서, 전해질은 0.1 nH2S04 (a)에서 배터리 동적이었고, 10 kA 부하 안정 모드 방전 전류
그림 7에서 볼 수 있듯이 10 킬로로드 저항을 사용하면 배터리의 "충 방전"모드가 작동합니다.
그래프에서 알 수 있듯이 방전 저항 (곡선 2)은 배터리에 10kΩ의 부하 저항이 연결될 때 최대 값이 4-9 마이크로 암페어 / ㎠이고 몇 초 후에 2 마이크로 암페어로 줄어 듭니다. 부하 저항이 꺼지면 배터리의 전압 (곡선 1)은 내부 충전으로 인해 빠르게 증가하여 5 초주기 끝에 2 초에서 50-70MW에 도달하고 90-100MW에 도달합니다.
Figure pct00010
그림 7. 아닐린 하이드로 클로라이드를 사용하여 충전 모드에서 배터리의 전압 및 부하 전류를 변화시키고, 활성 C-14 (6 밀리 큐리)의 아닐린 하이드로 클로라이드 및 0.1 N H2SO4의 전해질
예제 3
전지는 실시 예 2에 기술 된 바와 같이 0.1 N H2SO4 전해질에서 C-14 활성 (6 밀리 당)을 갖는 아닐린 히드로 클로라이드의 알코올 용액에 침지 된 탄소 나노 튜브 어레이를 갖는 기판을 갖는다. 배터리 충전 및 방전 실험 후 배터리를 건조시킨 다음 NaOH 전해액을 0.01N으로 채 웁니다.
배터리 전압의 변화는 그림 8a와 같은 시간 동역학을 가지며, 10kW 부하 안정화시의 방전 전류 동역학은 그림 8b에 나타나있다.
0.01 n NaOH 전해질을 가진 셀과 0.1 n H2 SO4 전해질이있는 셀에서 울트라 커패시터의 이중층 자체 충전은 약 300 메가 볼트의 안정된 베타 에너지로 달성되었다. 초기 단계에서, 방전 전류는 10 kwh의 부하에서 1 평방 센티미터 당 18 마이크로 암페어에 도달 한 다음, 안정 상태에서 1 센티미터 당 40 마이크로 암페어의 값으로 점차 감소했다.
Figure pct00011
그림 8. C-14 활성 (6 밀리 초와 동일)을 갖는 아닐린 하이드로 클로라이드에서, 전해질은 NaOH (a)에서 0,01 n 배터리 충전 동역학이고, 10 kW에서 방전 전류 (b) 부하 안정 모드
따라서, 전기 화학 셀 (C-14 방사성 동위 원소를 함유하는 탄소 나노 튜브를 갖는 기판 기반 전극을 함유하는 셀)을 사용하는 실험에서, 자체 충전 슈퍼 캐패시터의 작동 원리가 입증되었다. 이 장치는 외부 전원 공급 장치 없이도 여러 번 충전 및 방전 할 수 있습니다.
상기 정보는 본 발명의 사용이 다음 조건을 준수해야 함을 나타낸다 :
- 울트라 커패시터로서의 장치는 본 발명의 사용을 구현할 수 있고 외부 전원 공급없이 전기 에너지를 축적하고 저장할 수있다.
- 수퍼 커패시터 충전 장치는 5,700 년 반감기의 C-14 동위 원소 베타 붕괴를 사용합니다. 장치가 밀봉 될 때, 내 부식성 합금으로 제조 된 전극 물질 및 전지 케이스의 소비는 최소화되고, 전해질은 소비되지 않는다.
- 사용 된 장치 및 그 제조 방법은 발명의 정의의 규정에 따라 수행되어야한다. 본 발명을 구현할 수있는 가능성은 신청서 전과 발달 우선 날짜 이전에 잘 알려진 방법으로 결정될 수있다.
- 본 발명의 구현에 적용된 장치는 응용의 예상 기술적 결과를 보장 할 수있다.
본 발명의 장점은 다음과 같다 :
베타 붕괴 에너지를 전기 에너지로 변환하는 효율이 높아져 유사 제품에 비해 전류 및 에너지가 증가합니다.
C-14 동위 원소 (동위 원소 시장에서의 활동 단위당)가 가능하고 실행 가능하며, 단순화 된 구성 및 장치 제조 프로세스에 의존하는 C-14 동위 원소는 제조 전력 매장량의 소비가 적습니다.
제안 된 장치는 탄소 나노 튜브 어레이로 전극을 코팅하기 위해 전극 장착 수퍼 커패시터 공정을 사용하는 기존의 휴대 전화 배터리 준비 경험을 사용하여 구현 될 수있다.
따라서 본 출원 발명은 "산업적 타당성"의 조건을 충족시킨다.
기술 성과의 성취
Feature № 1은 작동 전극이 카본 나노 튜브 어레이를 갖는 기판 인 울트라 커패시터를 사용하여 방사성 β의 붕괴 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것으로 구성됩니다.
특징 2는 동위 원소 C-14의 화합물 또는 동위 원소 C-14로 제조 된 탄소 나노 튜브의 용액에 카본 나노 튜브 어레이를 갖는 기판을 담그는 것이다.
특징 3은 탄소 나노 튜브 어레이를 갖는 기판이 개별적인 나노 튜브와 전해질 사이의 경계에 형성된 이층이 분리를위한 폐쇄 된 전하의 생성을위한 비대칭 장벽으로 전해질에 배치된다는 것이다 효과적인 충전 분리기의 역할을 수행하지만 또한 전기 에너지 저장 장치의 역할을합니다.

Claims (10)

1 개의 수퍼 커패시터, 포함됨
- 닫힌 보호 쉘,
C-14 동위 원소를 포함하는 풀러렌, 그래 펜, 카본 블랙, 흑연 또는 이들의 혼합물의 제 1 (작동) 및 제 2 (보조) 원통형 탄소 나노 튜브 (CNT) 어레이 . 하우징 내부에 배치되며, 절연 된 하나 또는 둘 다로 절연되어 있습니다.
- 셀과 전극 사이의 빈 공간을 채우는 전해질,
C-14 동위 원소를 갖는 탄소 질 물질이 제 1 전극의 표면에 부착되고,
제 1항에 있어서, 제 1 전극의 표면 상에 탄소 재료를 함유하는 카본 나노 튜브 (카본 나노 튜브) 어레이가, 풀러렌, 그라 핀, 카본 블랙, 흑연 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로하는 수퍼 커패시터. 동위 원소 C-14,
제 1 항에있어서, 세퍼레이터가 상기 전극들 사이에 제공되어 상기 전극들의 기계적 접촉 및 상기 양극 및 음극 전해질의 혼합을 방해하는 것을 특징으로하는 수퍼 커패시터.
제 1항에 있어서, 슈퍼 커패시터는, 특징 규소, 몰리브덴, 니오븀, 텅스텐, 지르코늄 또는 이들 물질에 기반하거나 내식 강으로 제조 된 합금으로 이루어진 수퍼 전극.
제 1항에 있어서, 슈퍼 커패시터의 첫 포인트 상기 AS-227, 목에서 241-H-3 핵종 또는 카본 나노 튜브의 내측 표면에, 니켈 -63, SR-90, 85 kg, -229.
제 1항에 있어서, 등의 NaOH 또는 KOH, 또는 의 KCl, 염화나트륨, KNO3, Na2SO4로로서 식염수와 같은 전해질, 예컨대 H2SО4 또는 HNO3, 염기와 같은 산 용액을 사용하는 것을 특징으로 첫 번째 슈퍼 커패시터에서 포인트
수퍼 커패시터 제조방법으로서,
- 제 1 전극 및 제 2 전극을 준비하는 단계; - 제 1 전극에 탄소 질 물질의 코팅을 부착하는 단계;
- 상기 제 1 및 제 2 전극의 닫힌 인클로저를 서로 정렬시키고 격리시키는 단계;
- 전해질로 하우징을 채우고,
특성화 된
-C-14 동위 원소는 제 1 전극 표면상의 탄소 질 물질 층에 부착된다.
제 7 항에있어서, 상기 제 1 전극의 표면상의 상기 탄소 질 물질 층은 풀러렌, 그라 핀, 카본 블랙, 흑연 또는 이들의 혼합물의 탄소 나노 튜브 인 것을 특징으로하는 수퍼 커패시터. ) 동위 원소 C-14를 함유하는 코호트.
제 4 항에있어서, 상기 제 1 전극 표면의 탄소 계 재료 층은 플러렌, 그라 핀, 카본 블랙, 흑연 또는 이들의 혼합물의 탄소 나노 튜브 인 것을 특징으로하는 수퍼 커패시터. ) 코호트는 천연 동위 원소 C-12로 만들어지며, 탄소 질 물질 층은 C-14 동위 원소를 함유 한 화합물에 침지되며,
탄소 나노 튜브 어레이를 제 1 전극의 표면에 함침시키기위한 화합물로서, 동위 원소 C-14를 함유하는 염산 아닐린 용액을 사용하는 것을 특징으로하는 9 항에 기재된 수퍼 커패시터.
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