Один из наиболее широко используемых сегодня электропроводящих пластиков называется PEDOT. Обычно это гибкая прозрачная пленка, которую часто наносят на поверхности фотопленок и электронных компонентов для защиты от статического электричества. PEDOT используется в сенсорных экранах, органических солнечных батареях и электрохромных устройствах, таких как «умные» окна, которые переключаются со светлого на темный цвет одним нажатием кнопки. Для сохранения энергии PEDOT практически не использовался.
Пластиковые суперконденсаторы решают проблемы хранения энергии
Ученые Калифорнийского университета Лос-Анджелеса предложили метод выращивания полимерных нановолокон, который позволяет увеличить площадь поверхности и проводимость материала, и делать него суперконденсаторы большой емкости.
Иллюстрация пленки PEDOT на графеновом листе, которая может быть использована в суперконденсаторах для хранения большого количества энергии. Maher El-Kady
Пластмассы сформировали наш современный мир и изменили образ жизни. На протяжении десятилетий они использовались в основном в электронике благодаря своим превосходным изоляционным свойствам. Но в 1970-х годах ученые случайно обнаружили, что некоторые пластмассы могут проводить электричество. Это открыло возможности для применения в электронике и накопителях энергии.
Но ученые Калифорнийского университета Лос-Анджелеса, в статье, опубликованной в журнале Advanced Functional Materials, предложили использовать PEDOT для создания суперконденсаторов.
Батарея из пластика
Пример реакции паров мономера EDOT с каплей оксида графена и хлорида железа для формирования нановолокон PEDOT.
В отличие от аккумуляторов, которые накапливают энергию за счет медленных химических реакций, суперконденсаторы накапливают и отдают энергию за счет накопления электрического заряда на своей поверхности. Это позволяет им заряжаться и разряжаться очень быстро. Это делает их идеальными для приложений, требующих быстрых всплесков энергии, таких как системы торможения в гибридных и электрических автомобилях и вспышки фотокамер.
Химики получили новый материал с помощью особого процесса роста вертикальных нановолокон PEDOT. Вместо того чтобы превратиться в очень тонкую плоскую пленку, полимер вырос в толстую, похожую на мех структуру. Это значительно увеличило площадь поверхности материала и позволило ему накапливать больше энергии.
Ученые использовали эти PEDOT-структуры для изготовления суперконденсаторов с большой емкостью хранения заряда и стабильностью при перезарядке, достигающей почти 100 000 циклов.
Создание новой формы PEDOT открывает путь к созданию суперконденсаторов, которые будут не только быстрее и эффективнее, но и долговечнее.