Нова технология отваря пътя за по-широка приложимост на суперкондензаторите

Изследователи разработиха високоефективен суперкондензатор, който се очаква да се превърне в следващото поколение устройства за съхранение на енергия. Технологията, описана подробно в статия в журнала Composites Part B: Engineering, преодолява ограниченията на настоящите суперкондензатори чрез иновативна влакнеста структура, изградена от едностенни въглеродни нанотръбички и проводимия полимер полианилин (PANI).

В сравнение с конвенционалните батерии суперкондензаторите предлагат по-бързо зареждане, по-висока мощностна плътност и по-ниска степен на влошаване на състоянието след десетки хиляди цикли на зареждане и разреждане. Относително ниската им енергийна плътност обаче ограничава употребата им за продължителни периоди от време, поради което те не са предпочитани за приложения като електрически превозни средства и дронове.

Усъвършенствана влакнеста структура

Екип от учени, воден от д-р Бон-Чол Ку и д-р Сео Гюн Ким от Изследователския център по въглеродни композитни материали към Корейския научен и технологичен институт и проф. Юанже Пиао от Сеулския национален университет, свързват химично в наномащаб едностенни въглеродни нанотръбички, които са силно проводими, с полианилин, който е лесно обработваем и достъпен.

Това създава усъвършенствана влакнеста структура, която едновременно подобрява потока на електрони и йони, като в резултат се получава суперкондензатор, способен да съхранява повече енергия и да я отделя с по-висока скорост.

Суперкондензаторът работи стабилно дори след повече от 100 000 цикъла на заряд и разряд и е издръжлив дори в среди с високо напрежение. Благодарение на тези характеристики технологията може да се използва като алтернатива или допълнение към функциониращи батерийни системи. В електрически превозни средства например тя може да осигури ефективно захранване и бързо зареждане, което ще подобри пробега.

Други приложения, като дронове и роботи, могат да се възползват от удължено оперативно време и по-висока надеждност. В допълнение, разработеният влакнест композит има висока механична гъвкавост, позволяваща навиването и сгъването му, което дава възможност за използването му например за носими електронни устройства.

По-ниски производствени разходи

Други основни ползи от проучването са редуцирането на производствените разходи и осигуряването на възможност за масово производство. Въпреки отличните им качества, едностенните въглеродни нанотръбички са трудни за комерсиализация заради високите им производствени разходи, но изследователите решават този проблем чрез свързването им с евтиния проводим полимер полианилин.

Те също полагат основата за масово производство благодарение на опростен процес, като наскоро успяват да разработят подобни на филм структури въз основа на тази технология. Учените очакват в бъдеще тя да се превърне в ключова технология, опосредстваща прехода към въглеродна неутралност в редица отрасли – електрически превозни средства, роботи, дронове и носими устройства.