Учени от САЩ използват графен за създаване на пластмасов суперкондензатор с рекорден капацитет

Суперкондензаторите имат значителна роля в насърчаването на безвъглеродна енергия. Те са в състояние бързо да съхраняват заряд с голяма мощност и също толкова бързо да го освобождават за потребителите, което е необходимо например в електрическите превозни средства в режими на възстановяване на енергията при спиране. Ето защо разработването на нови материали за суперкондензатори не спира и дава резултати, както потвърждава едно ново проучване.

По-специално, Калифорнийският университет в Лос Анджелис (UCLA) е разработил технология за производство на обещаващи суперкондензатори с по-добри характеристики от сегашните аналози.

Най-интересното обаче е, че като материал за натрупване на заряд е използван полимер, който е на повече от 40 години. Изследователите са използвали поли-(3,4-етилендиокситиофен), или накратко PEDOT. Тази пластмаса се използва широко в електрониката и дисплеите, тъй като може да бъде прозрачна.

Проблемът при всички суперкондензатори е, че те съхраняват заряд в тънък слой в близост до повърхността. За да се съхранява повече заряд, повърхностната площ на електрода трябва да бъде възможно най-голяма. Това е предизвикателството пред учените от UCLA – да разработят процес за отглеждане на полимерен електрод с възможно най-голяма площ. Изследователите се справили успешно: те предложили да отглеждат полимерни влакна PEDOT като трева на морава, като използват графен като субстрат и утаяват полимера в парна фаза, за да получат дълги влакна.

„Уникалният вертикален растеж на материала ни позволи да създадем PEDOT електроди, които съхраняват много повече енергия от традиционните PEDOT слоеве. Електрическият заряд се натрупва на повърхността на материала, а традиционните PEDOT слоеве нямат достатъчна повърхност, за да задържат много голям заряд. Ние увеличихме повърхностната площ на PEDOT и по този начин капацитета му достатъчно, за да създадем суперкондензатор.“

азва Махер Ел-Кади, автор на статията и учен по материалите в Калифорнийския университет в Лос Анджелис

Създаденият по този начин суперкондензатор показа капацитет от 4600 mF/cm² (милифарада на квадратен сантиметър), който е значително по-висок от конвенционалните полимерни слоеве от същия материал. Това е около четири пъти повече от сегашните суперкондензатори на същата основа. Новата разработка осигурява също така 100-кратно подобрение на проводимостта и може да издържи 70 000 цикъла на зареждане и разреждане.

Този пробив има значителни последици за бъдещето на съхранението на енергия. Това, от своя страна може да даде възможност за по-бързо зареждане на електрониката, по-дълъг пробег на електромобилите и подобрени решения за съхранение на енергия от възобновяеми източници. Учените са убедени, че тази разработка е бъдещето.