Прорывной пластиковый суперконденсатор выдерживает 70 000 циклов зарядки и обеспечивает 100-кратную проводимость:
Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали новый метод выращивания нановолокон ПЭДОТ с исключительными возможностями хранения энергии.
«Это достижение может привести к созданию суперконденсаторов, которые смогут удовлетворить некоторые потребности в хранении энергии по мере перехода мира к возобновляемому, устойчивому производству энергии», — заявили исследователи в пресс-релизе.
«Усовершенствованные суперконденсаторы — один из путей снижения зависимости от ископаемого топлива».
Его можно использовать в гибридных и электрических транспортных средствах, портативной электронике и системах возобновляемой энергии.
PEDOT (аббревиатура от поли(3,4-этилендиокситиофен)) относится к классу пластиков, известных как проводящие полимеры, которые могут проводить электричество.
«Он также используется в сенсорных экранах, органических солнечных элементах и электрохромных устройствах, таких как умные окна, которые переключаются со светлого на темное состояние при нажатии кнопки», — добавили исследователи.
Преодоление ограничений в PEDOT
Однако его использование в качестве накопителя энергии ограничено из-за низкой проводимости и площади поверхности имеющегося в продаже PEDOT.
Команда Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе преодолела эти ограничения, разработав уникальный процесс выращивания в паровой фазе, который позволяет получать вертикальные нановолокна ПЭДОТ, напоминающие густую траву.
«Уникальный вертикальный рост материала позволяет нам создавать электроды PEDOT, которые хранят гораздо больше энергии, чем традиционный PEDOT», — сказал Махер Эль-Кади, автор-корреспондент и ученый-материаловед Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
«Электрический заряд хранится на поверхности материала, а традиционные пленки PEDOT не имеют достаточной площади поверхности, чтобы удерживать большой заряд. Мы увеличили площадь поверхности PEDOT и тем самым увеличили его емкость достаточно для создания суперконденсатора».
Суперконденсаторы хранят энергию, накапливая электрический заряд на своей поверхности, что позволяет производить быструю зарядку и разрядку. Это делает их идеальными для приложений, требующих быстрых «всплесков мощности», таких как рекуперативное торможение в электромобилях.
Однако создание материалов с достаточной площадью поверхности для удержания большого количества энергии оказалось сложной задачей.
«Увеличение площади поверхности имеет решающее значение, поскольку позволяет хранить гораздо больше энергии в том же объеме материала, что значительно повышает производительность суперконденсаторов », — подчеркивается в пресс-релизе.
Исключительная эффективность нановолокон PEDOT Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе
Нановолокна PEDOT команды UCLA демонстрируют исключительные характеристики в этом отношении. Эти нановолокна демонстрируют проводимость в 100 раз выше, чем коммерческие продукты PEDOT, и электрохимически активную площадь поверхности в четыре раза больше, чем традиционный PEDOT.
Это означает, что емкость хранения заряда составляет более 4600 миллифарад на квадратный сантиметр, что значительно выше, чем у обычного PEDOT.
Более того, материал продемонстрировал исключительную долговечность, выдержав более 70 000 циклов зарядки.
«Исключительная производительность и долговечность наших электродов демонстрируют огромный потенциал использования графена PEDOT в суперконденсаторах, которые могут помочь нашему обществу удовлетворить потребности в энергии», — прокомментировал Ричард Канер, один из авторов исследования.
Этот прорыв имеет значительные последствия для будущего хранения энергии. Разработка высокопроизводительных нановолокон PEDOT может привести к созданию более эффективных суперконденсаторов.
Это, в свою очередь, может обеспечить более быструю зарядку электроники, увеличение запаса хода электромобилей и улучшение решений по хранению возобновляемой энергии.
Почитайте на на нашей главной странице о чём наш блог — Взгляд в будущее новостной блог обо всём новейшем в области науки, открытий, технологий, инноваций, изобретений.
Читайте ещё статьи из Рубрики: инновации, технологии, наука