Door kleine stukjes van een gewone keukenspons in oplossingen van elektrodematerialen op nanoschaal te dompelen, wetenschappers hebben een lichtgewicht, goedkope supercondensator die profiteert van de poreuze structuur van de spons. De poriën bieden een groot oppervlak waar de elektrodematerialen zich aan kunnen hechten, wat leidt tot een toename van de ionenbeweging tussen de elektroden en de elektrolyt die de poriën vult. Algemeen, de nieuwe supercondensator vertoont een prestatie die superieur is aan die van een supercondensator die is gemaakt van hetzelfde elektrodemateriaal, maar zonder de spons.

De onderzoekers, geleid door Jun Ma aan de Universiteit van Zuid-Australië, hebben hun paper over de supercondensatoren van de keukenspons gepubliceerd in een recent nummer van: Nanotechnologie .

Hoewel dit niet de eerste keer is dat sponzen zijn gebruikt om supercondensatoren te maken, het idee is nog nieuw en wordt niet veel gebruikt. De studie is de eerste die sponzen gebruikt als substraat voor een composiet van twee specifieke elektrodematerialen:grafeenplaatjes van 2 nm dik, en nanostaafjes gemaakt van het geleidende polymeer polyaniline (PANi). Elk materiaal heeft zijn eigen voor- en nadelen, maar gecombineerd bieden ze het beste van twee werelden vanwege hun synergetische effecten. Terwijl de grafeenplaatjes een hoge vermogensdichtheid maar een lage capaciteit bieden, de PANi-nanostaafjes bieden een veel hogere capaciteit maar hebben last van een lagere elektrische geleidbaarheid en andere nadelen.

Wanneer gecombineerd, de twee materialen helpen om elkaars zwakte te "corrigeren", in zekere zin. De grafeenplaatjes bestaan ​​uit meerdere lagen, maar meestal zijn ze niet allemaal toegankelijk voor de elektrolyt, wat de capaciteit beperkt. Wanneer PANi-nanostaafjes worden gekweekt op het oppervlak van de grafeenbloedplaatjes, ze fungeren als nanospacers om de tussenlaagafstand tussen de bloedplaatjes te vergroten om volledig gebruik te maken van hun opslagcapaciteit. Anderzijds, de sterk geleidende grafeenplaatjes verbeteren de geleidbaarheid van de nanostaafjes door de PANi-vezels open te wringen om meer interface met de elektrolyt te bieden.

"Dit werk rapporteert een nieuw ontwerp voor de fabricage van supercondensatorelektroden door gebruik te maken van de synergie tussen kosteneffectieve grafeenplaten, geleidende polymeren, en keukensponselektroden, wat niet alleen resulteert in een uitstekende capaciteit en behoorlijke vermogens- en energiedichtheid, maar een hoge capaciteitsretentie van meer dan 12, 000 cycli, "Ma vertelde" Phys.org .

Om zijn prestaties te demonstreren, de onderzoekers sloten drie van de supercondensatoren aan om vijf minuten lang een rode LED van stroom te voorzien. Ze hopen dat dit gemakkelijk te fabriceren apparaat toepassingen kan hebben waar lichtgewicht, goedkope energieopslagapparaten nodig zijn.

"De ontwikkelde elektroden zijn flexibel en hebben hoge prestaties, dus ze hebben veel potentiële toepassingen, speciaal voor buigbare, draagbaar, en draagbare elektronica, ' zei mama.

© 2015 Fys.org