سوپركاپاسيتور پلاستيكي پيشرفته با 70,000 سيكل شارژ، 100 برابر رسانايي ارائه مي‌کند
محققان در UCLA یک روش جدید برای رشد نانو الیاف PEDOT با قابلیت‌های ذخیره‌سازی انرژی فوق‌العاده توسعه داده‌اند.
«این پیشرفت می‌تواند به سوپركاپاسيتورهایی منجر شود که بتوانند به برخی از نیازهای ذخیره‌سازی انرژی پاسخ دهند، زیرا جهان به سمت تولید انرژی تجدیدپذیر و پایدار حرکت می‌کند،» طبق بیانیه پژوهشگران.
«سوپركاپاسيتورهای بهتر مسیری به سوی کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی هستند.
این فناوری می‌تواند کاربردهای بالقوه‌ای در خودروهای هیبریدی و الکتریکی، الکترونیک قابل حمل و سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر داشته باشد.
PEDOT، مخفف poly(3,4-ethylenedioxythiophene)، به دسته‌ای از پلاستیک‌ها معروف به پلیمرهای رسانا تعلق دارد که می‌توانند الکتریسیته را هدایت کنند.
«همچنین در صفحه‌های لمسی، سلول‌های خورشیدی ارگانیک و وسایل الکتروکرومیک، مانند ویترین‌های هوشمند که با فشار دادن دکمه‌ای از نور به تاریکی تغییر می‌کنند، یافت می‌شود،» به پژوهشگران اضافه کردند.
غلبه بر محدودیت‌ها در PEDOT
با این حال، کاربرد آن در ذخیره‌سازی انرژی به دلیل رسانایی پایین و سطح کم PEDOTهای تجاری محدود شده است.
تیم UCLA این محدودیت‌ها را با توسعه یک فرآیند منحصر به فرد رشد بخار واردی که نانو الیاف عمودی PEDOT را تولید می‌کند، شبیه به چمن‌های متراکم، غلبه کردند.
«رشد عمودی منحصر به فرد ماده به ما اجازه می‌دهد تا الکترودهای PEDOT ایجاد کنیم که انرژی بیشتری نسبت به PEDOT سنتی ذخیره کنند،» گفت ماهر ال-کدی، نویسنده مسئول و دانشمند مواد از UCLA.
«شارژ الکتریکی بر روی سطح ماده ذخیره می‌شود، و فیلم‌های PEDOT سنتی سطح کافی برای نگه داشتن مقدار زیادی شارژ ندارند. ما سطح PEDOT را افزایش دادیم و از این طریق ظرفیت آن را به اندازه کافی برای ساخت یک سوپركاپاسيتور افزایش دادیم.»
سوپركاپاسيتورها از طریق انباشت شارژ در سطح خود انرژی ذخيره مي‌کنند و اين امكان را فراهم می‌کنند كه سريعاً شارژ و دشارژ شوند. این امر آنها را برای کاربردهای نیازمند به انفجارهای سریع انرژی، مانند ترمزهای بازتولیدی در خودروهای الکتریکی، ایده‌آل می‌کند.
با این حال، ایجاد مواد با سطح کافی برای نگهداری مقدار زیادی انرژی چالشی بوده است.
«این افزایش سطح بسیار مهم است زیرا به ذخیره‌سازی انرژی بسیار بیشتری در حجم همان ماده اجازه می‌دهد، که به طور قابل توجهی عملکرد سوپركاپاسيتورها را تقویت می‌کند،» در بیانیه مطبوعاتی اظهار شد.
عملکرد استثنایی نانوالیاف PEDOT UCLA
نانوالیاف PEDOT تیم UCLA در این زمینه عملکردی فوق‌العاده نشان می‌دهند. این نانوالیاف رسانایی 100 برابر بیشتر از محصولات تجاری PEDOT و سطح فعال الکتروشیمیایی چهار برابر بیشتر از PEDOT سنتی دارند.
این عملکرد به ظرفیت ذخیره‌سازی شارژ بیش از 4600 میلی‌فاراد بر سانتی‌متر مربع ترجمه می‌شود که به طور قابل توجهی بالاتر از PEDOT معمولی است.
علاوه بر این، این ماده دوام فوق‌العاده‌ای نشان داد، و بیش از 70,000 چرخه شارژ را تحمل کرد.
«عملکرد و دوام فوق‌العاده الکترودهای ما نشان می‌دهد که PEDOT گرافنی می‌تواند پتانسیل زیادی برای استفاده در سوپركاپاسيتورهایی داشته باشد که می‌تواند به جامعه ما در برآورده کردن نیازهای انرژی کمک کند،» ریچارد کانر، نویسنده مسئول مطالعه، اظهار داشت.
این پیشرفت دارای پیامدهای قابل توجهی برای آینده ذخیره‌سازی انرژی است. توسعه نانوالیاف PEDOT با کارایی بالا می‌تواند به سوپركاپاسيتورهای کارآمدتر منجر شود.
این امر به نوبه خود می‌تواند امکان شارژ سریعتر الکترونیک، خودروهای الکتریکی با برد بیشتر و راه‌حل‌های بهتر ذخیره‌سازی انرژی تجدیدپذیر را فراهم آورد.
