Los dispositivos de almacenamiento de energía y las pantallas de las computadoras pueden parecer mundos separados, pero no lo son.

Cuando el profesor asociado Qi Hua Fan del departamento de ingeniería eléctrica e informática se propuso fabricar un supercondensador menos costoso para almacenar energía renovable, desarrolló una nueva tecnología de plasma que agilizará la producción de pantallas de visualización.

Por su trabajo en tecnologías de plasma y película fina, Fan fue nombrado investigador del año por la Facultad de Ingeniería Jerome J. Lohr. Su investigación se centra en materiales nanoestructurados utilizados para energía fotovoltaica, almacenamiento de energía y pantallas.

Fabricación de electrodos para supercondensadores

La primavera pasada, Fan recibió una subvención de prueba de concepto del Departamento de Energía a través del North Central Regional Sun Grant Center para determinar si biochar, un subproducto del proceso que convierte los materiales de las plantas en biocombustible, podría usarse en lugar del costoso carbón activado para fabricar electrodos para supercondensadores.

Sun Grant promueve la colaboración entre investigadores de instituciones de concesión de tierras, agencias gubernamentales y el sector privado para desarrollar y comercializar renovables, tecnologías de bioenergía. Las subvenciones de prueba de concepto permiten a los investigadores avanzar en la investigación prometedora al siguiente nivel hacia el desarrollo y la comercialización de productos.

"La cantidad de carga almacenada en un condensador depende del área de la superficie, "Fan explicó, "y las nanopartículas de biocarbón pueden crear una superficie extremadamente grande que luego puede contener más carga".

Él deposita el biocarbón en un sustrato utilizando un proceso electroquímico pendiente de patente que desarrolló y licencia a Applied Nanofilms LLC, en Brookings. Nanofilms aplicados y Wintek, una empresa que fabrica pantallas planas para portátiles y pantallas táctiles en Ann Arbor, Michigan, proporcionó fondos de contrapartida.

A través de este proyecto, Fan desarrolló una forma más rápida de tratar las partículas de biocarbón utilizando una nueva tecnología llamada activación por plasma. "Tratar significa usar plasma para cambiar la superficie del material, como crear poros, "Dijo Fan.

El tratamiento con plasma activa el biocarbón en cinco minutos y a temperatura ambiente, Fan explicó. La activación química convencional tarda varias horas en completarse y debe realizarse a altas temperaturas, aproximadamente 1, 760 grados Fahrenheit.

"Esto ahorra energía y es mucho más eficiente, "Fan dijo. En este proyecto, ha estado colaborando con el profesor asistente Zhengrong Gu en el departamento de ingeniería agrícola y de biosistemas, cuya investigación se centra en materiales y dispositivos de almacenamiento de energía. Planean utilizar estos resultados prometedores para solicitar fondos federales.

Aplicación del proceso de plasma a las pantallas

La técnica que trata los electrodos de biocarbón para supercondensadores también se puede utilizar para hacer pantallas, explicó Fan, quien fue un científico investigador en Wintek hace más de 10 años. Desde el otoño pasado Fan ha estado colaborando con Wintek en formas de producir de manera más eficiente, materiales de mejor rendimiento, como películas delgadas de silicio y carbono, para las pantallas de la empresa.

"El procesamiento de plasma es una tecnología muy crítica en los dispositivos y materiales optoelectrónicos modernos, Fan explicó. El plasma de alta energía puede depositar películas delgadas altamente transparentes y conductoras, crear semiconductores de alta calidad, y patrones de dispositivos a micro o nanoescala, haciendo que las imágenes de la pantalla sean más brillantes y claras.

Fan trabajará con Wintek para desarrollar un prototipo de sistema de plasma. El método de activación tiene el potencial de mejorar la eficiencia de la producción, ahorrando tiempo y energía, El lo notó.