PEDOT, czyli poli(3,4-etylenodioksytiofen), to przewodzący polimer, który od dawna znajduje zastosowanie w urządzeniach, takich jak ekrany dotykowe, organiczne ogniwa słoneczne czy inteligentne okna zmieniające zabarwienie. Dotychczas jego użycie w systemach magazynowania energii było ograniczone przez niewystarczającą przewodność i małą powierzchnię aktywną.
Czytaj też: Energia jądrowa dla każdego. Waszyngton testuje nowy model energetyki
Zespół naukowców z UCLA przełamał te bariery, opracowując innowacyjny proces wzrostu nanowłókien w fazie parowej. Powstałe w ten sposób włókna mają unikalną, pionową strukturę przypominającą gęstą trawę, co znacznie zwiększa ich powierzchnię aktywną i zdolność magazynowania ładunku elektrycznego.
Plastikowe superkondensatory odmienią energetykę
Nowe nanowłókna PEDOT wykazują przewodność elektryczną aż 100 razy wyższą niż komercyjne produkty tego typu, a ich powierzchnia aktywna jest 4 razy większa niż w przypadku tradycyjnych warstw PEDOT. Dzięki temu superkondensatory oparte na tym materiale osiągają pojemność ponad 4600 mF/cm2 – wartość znacznie przewyższającą możliwości konwencjonalnych rozwiązań.
Czytaj też: Rewolucja w energetyce. Szwecja buduje reaktor przyszłości
Co więcej, trwałość materiału również imponuje. Elektrody wykonane z nanowłókien PEDOT wytrzymują ponad 70 000 cykli ładowania i rozładowania bez znaczącej utraty wydajności.
Superkondensatory różnią się od tradycyjnych akumulatorów tym, że magazynują energię na powierzchni materiału, co pozwala na szybkie ładowanie i rozładowanie. Problemem było jednak stworzenie materiału, który jednocześnie oferowałby dużą pojemność energetyczną i wysoką trwałość. Nowe nanowłókna PEDOT rozwiązują ten problem, znacząco zwiększając wydajność urządzeń.
Prof. Richard Kaner z UCLA mówi:
Nasze badania pokazują, że można stworzyć elektrody, które są nie tylko bardziej wydajne, ale także niezwykle trwałe. To ważny krok w kierunku bardziej zrównoważonej przyszłości energetycznej.
Nowa technologia może znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach. W pojazdach elektrycznych i hybrydowych superkondensatory mogą zapewnić szybkie ładowanie oraz efektywne wykorzystanie energii w systemach hamowania regeneracyjnego. W urządzeniach przenośnych zwiększona pojemność energetyczna pozwoli na dłuższą pracę oraz szybsze ładowanie. Z kolei w systemach energii odnawialnej efektywne metody magazynowania energii pomogą zrównoważyć wahania produkcji zasilanej przez Słońce lub wiatr.
