Onderzoekers van het laboratorium voor organische elektronica van de Universiteit van Linköping, Zweden, hebben power paper ontwikkeld - een nieuw materiaal met een uitstekend vermogen om energie op te slaan. Het materiaal bestaat uit nanocellulose en een geleidend polymeer. De resultaten zijn gepubliceerd in Geavanceerde wetenschap .

Een vel, Met een diameter van 15 centimeter en een dikte van enkele tienden van een millimeter kan wel 1 F, die vergelijkbaar is met de supercondensatoren die momenteel op de markt zijn. Het materiaal kan honderden keren worden opgeladen en elke lading duurt slechts enkele seconden.

Het is een droomproduct in een wereld waar het toegenomen gebruik van hernieuwbare energie nieuwe methoden voor energieopslag vereist - van zomer tot winter, van een winderige dag naar een rustige dag, van een zonnige dag tot een dag met veel bewolking.

"Er bestaan ​​al geruime tijd dunne films die als condensatoren fungeren. Wat we hebben gedaan, is het materiaal in drie dimensies te produceren. We kunnen dikke platen produceren, " zegt Xavier Crispin, hoogleraar organische elektronica en co-auteur van het zojuist gepubliceerde artikel in Geavanceerde wetenschap .

Andere co-auteurs zijn onderzoekers van KTH Royal Institute of Technology, Innventia, Technische Universiteit van Denemarken en de Universiteit van Kentucky.

Het materiaal, macht papier, ziet eruit en voelt aan als een licht plakkerig papier en de onderzoekers hebben zichzelf geamuseerd door uit één stuk een origami-zwaan te maken - wat een indicatie geeft van zijn kracht.

De structurele basis van het materiaal is nanocellulose, dat zijn cellulosevezels die, gebruik van water onder hoge druk, worden afgebroken tot vezels met een diameter tot 20 nm. Met de cellulosevezels in een oplossing van water, een elektrisch geladen polymeer (PEDOT:PSS), ook in een waterige oplossing, is toegevoegd. Het polymeer vormt dan een dunne laag om de vezels.

"De bedekte vezels zijn in de war, waar de vloeistof in de tussenruimten fungeert als een elektrolyt, " legt Jesper Edberg uit, promovendus, die de experimenten samen met Abdellah Malti uitvoerde, die onlangs promoveerde.

Het nieuwe cellulose-polymeermateriaal heeft een nieuw wereldrecord gevestigd in gelijktijdige geleidbaarheid voor ionen en elektronen, wat de uitzonderlijke capaciteit voor energieopslag verklaart. Het opent ook de deur naar verdere ontwikkeling naar een nog hogere capaciteit. In tegenstelling tot de batterijen en condensatoren die momenteel op de markt zijn, power paper wordt gemaakt van eenvoudige materialen - hernieuwbare cellulose en een gemakkelijk verkrijgbaar polymeer. Het is licht van gewicht, het vereist geen gevaarlijke chemicaliën of zware metalen en het is waterdicht.

Het Power Papers-project wordt sinds 2012 gefinancierd door de Knut en Alice Wallenberg Foundation.

"Ze laten ons aan ons onderzoek over, zonder lange rapporten te eisen, en ze vertrouwen ons. We hebben veel druk op ons om te leveren, maar het is oké als het tijd kost, en daar zijn we dankbaar voor, " zegt professor Magnus Berggren, directeur van het Laboratorium voor Organische Elektronica aan de Universiteit van Linköping.

Het nieuwe powerpapier is net als gewone pulp, die moet worden gedehydrateerd bij het maken van papier. De uitdaging is om hiervoor een proces op industriële schaal te ontwikkelen.

"Samen met KTH, Acreo en Innventia we hebben zojuist SEK 34 miljoen ontvangen van de Zweedse Stichting voor Strategisch Onderzoek om onze inspanningen voort te zetten om een ​​rationele productiemethode te ontwikkelen, een papiermachine voor elektrisch papier, " zegt professor Berggren.