Istraživački tim koji su predvodili prof. Meng Guoven i prof. Han Fangming sa Instituta za fizičku nauku Hefei Kineske akademije nauka, zajedno sa prof. Vei Bingkingom sa Univerziteta Delaver, minijaturizirali su kondenzatore za filtriranje linija sa „matrjoškom“ strukturne elektrode, pružajući rešenje visokih performansi i uštedu prostora za aplikacije za filtriranje linija.
Njihova studija je objavljena u Joule-u.
Filterski kondenzatori su kritične komponente u konverziji naizmenične struje (AC) u jednosmernu (DC) za napajanje elektronskih uređaja. Trenutni lideri na tržištu, kao što su aluminijumski elektrolitski kondenzatori (AEC), su glomazni i ograničavaju napore minijaturizacije. Električni dvoslojni kondenzatori (EDLC) sa većom specifičnom kapacitivnošću obećavaju, ali njihove tradicionalne zakrivljene i složene strukture pora ometaju aplikacije za filtriranje linija zbog lošeg frekventnog odziva.
U ovoj studiji, istraživači su predstavili novi dizajn za rešavanje ovog problema. Koristili su trodimenzionalni međusobno povezani porozni anodizovani aluminijum oksid (3D-AAO) šablon. Kroz pedantne procese taloženja, stvorili su 3D okvir od dvo- ili troslojnih ugljeničnih cevi sa koaksijalnom strukturom sličnom ugnežđenim slojevima matrjoški. Ova konfiguracija maksimizira površinu za skladištenje punjenja i promoviše brz transport jona elektrolita.
Sastavljanje simetričnih EDLC-ova sa ovim 3D višeslojnim elektrodama od ugljenične cevi (MLCT) „matrjoške“ dalo je impresivne rezultate. Uređaji su pokazali izuzetne fazne uglove impedanse i niske vremenske konstante otpora i kapacitivnosti, što ukazuje na efikasan transport jona. Specifični prostorni kapacitet premašio je kapacitet komercijalnih AEC-a za dva reda veličine, sa minimalnom disipacijom snage i izuzetnom efikasnošću skladištenja energije.
Dalja testiranja su potvrdila odličan frekventni odziv i mogućnosti filtriranja serijski povezanih uređaja, koji efikasno pretvaraju različite ulazne signale u stabilne DC izlaze. Praktična demonstracija sposobnosti uređaja da filtrira impulsne napone i osvetli diodu koja emituje svetlost naglašava njen potencijal za minijaturne filter kondenzatore visokih performansi.
„Ova matrjoška struktura 3D MLCT elektroda za superkondenzatore pokazuje visoku specifičnu kapacitivnost i izuzetne performanse frekvencijskog odziva“, rekao je prof. Meng. „Pruža revolucionarni pristup za dizajn minijaturizovanih filter kondenzatora sledeće generacije visokih performansi.“
