STTR Phase I: Supercapacitors for Power Supplies

STTR 第一阶段:电源超级电容器

基本信息

  • 批准号:
    1746740
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.49万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-01-01 至 2019-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this project is the first time commercial development of a copper cable which can transmit and store energy. Currently, copper cables are used for transmitting electricity. Adding energy storage capability to these cables is transformative and has the potential to be employed in a myriad of electrical and electronic applications. Making these cables into spools of wires and custom sliced into a certain length to achieve a required capacitance will be very attractive to commercial applications. The proposed study enables to understand how energy transmission and storage can be simultaneously performed without mutual interference. These cables can find niche applications in the automotive, energy, defense, and IT industries. Moreover, when made into thin wires, it can be weaved into a matrix which can be used to charge wearable devices. For example, currently, a soldier carries about 30-40 pounds of battery for a three-day mission. However, if energy storage devices like the one proposed here can be made into an advanced textile form and can be worn as a uniform, the weight currently carried by the soldiers can be considerably reduced. A cable energy storage device developed can also be beneficial for storing energy for clean-energy technologies such as wind and solar.This Small Business Technology Transfer (STTR) Phase I project fills the gap of a cable-type capacitor which saves space and fits well with electrical and electronic devices. The objective of this proposal is to use nanotechnology-based fabrication techniques to grow nanowhiskers with a high surface area on a copper cable to make cable-type capacitors. These nanostructures considerably enhance the surface area necessary for the storage of electrical charges. Since nanostructures are developed only on the outside of the electrical cable to store energy, the inner part of the cable can still be used for electrical transmission. The focus of the proposed research is to develop the processes which can be used to make these nanostructured electrodes into a cable capacitor. The fabrication techniques for growing nanostructures will be so designed that making long lengths of the cables are feasible. The performance of the cable-based capacitors will be tested in terms of capacitance, cycle life, voltage output, etc. In addition, the flexibility of the cable will be tested at different bend-angles to evaluate its applications in flexible energy storage applications.
该项目更广泛的影响/商业潜力是首次商业开发能够传输和存储能量的铜缆。目前,输电使用的是铜缆。增加这些电缆的储能能力是变革性的,并有可能被用于无数的电气和电子应用。将这些电缆制成线轴,并定制切割成一定长度,以达到所需的电容,将对商业应用非常有吸引力。这项拟议的研究有助于理解如何在不相互干扰的情况下同时进行能量传输和存储。这些电缆可以在汽车、能源、国防和IT行业找到利基应用。此外,当它制成细丝时,可以编织成矩阵,用于为可穿戴设备充电。例如,目前,一名士兵在三天的任务中携带大约30-40磅的电池。然而,如果像这里提出的这样的储能装置可以制成先进的纺织形式,可以作为制服穿着,那么士兵目前携带的重量就可以大大减轻。开发的电缆储能装置还可以为风能和太阳能等清洁能源技术储存能量。这一小型企业技术转移(STTR)第一阶段项目填补了电缆型电容器的空白,这种电容器节省空间,并与电气和电子设备很好地匹配。该方案的目标是使用基于纳米技术的制造技术在铜缆上生长具有高表面积的纳米晶须,以制造电缆型电容器。这些纳米结构大大增加了电荷存储所需的表面积。由于纳米结构只在电缆的外部开发以储存能量,因此电缆的内部仍然可以用于电力传输。这项研究的重点是开发可用于将这些纳米结构电极制成电缆电容器的工艺。生长纳米结构的制造技术将被设计成使得制造长长度的电缆是可行的。将从电容、循环寿命、电压输出等方面测试电缆电容器的性能。此外,还将测试电缆在不同弯曲角度下的灵活性,以评估其在灵活储能应用中的应用。

项目成果

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