Nye elektroder kan øge effektiviteten af ​​elektriske køretøjer og fly

Stigningen i popularitet af elektriske køretøjer og fly giver mulighed for at bevæge sig væk fra fossile brændstoffer mod en mere bæredygtig fremtid. Mens betydelige teknologiske fremskridt dramatisk har øget effektiviteten af ​​disse køretøjer, der er stadig flere problemer, der står i vejen for udbredt adoption.

En af de vigtigste af disse udfordringer har at gøre med masse, da selv de mest aktuelle elbilbatterier og superkondensatorer er utrolig tunge. Et forskerhold fra Texas A&M University College of Engineering nærmer sig masseproblemet fra en unik vinkel.

Det meste af forskningen rettet mod at sænke massen af ​​elektriske køretøjer har fokuseret på at øge energitætheden, dermed reducerer vægten af ​​selve batteriet eller superkondensatoren. Imidlertid, et team ledet af Dr. Jodie Lutkenhaus, professor i Artie McFerrin Department of Chemical Engineering, mener, at lettere elektriske køretøjer og fly kan opnås ved at lagre energi i de strukturelle karrosseripaneler. Denne tilgang præsenterer sit eget sæt af tekniske udfordringer, da det kræver udvikling af batterier og superkondensatorer med samme slags mekaniske egenskaber som de strukturelle kropspaneler. Specifikt, batterier og superkondensatorelektroder er ofte dannet med sprøde materialer og er ikke mekanisk stærke.

I en artikel offentliggjort i Stof , forskerholdet beskrev processen med at skabe nye superkondensatorelektroder, der har drastisk forbedrede mekaniske egenskaber. I dette arbejde, forskerholdet var i stand til at skabe meget stærke og stive elektroder baseret på dopaminfunktionaliseret grafen og Kevlar nanofibre. Dopamin, som også er en neurotransmitter, er et stærkt klæbende molekyle, der efterligner de proteiner, der tillader muslinger at klæbe til stort set enhver overflade. Brugen af ​​dopamin og calciumioner fører til en betydelig forbedring af den mekaniske ydeevne.

Faktisk, i artiklen, forskere rapporterer superkondensatorelektroder med den højeste, til dato, multifunktionel effektivitet (en metrik, der evaluerer et multifunktionelt materiale baseret på både mekanisk og elektrokemisk ydeevne) for grafenbaserede elektroder.

Denne forskning fører til en helt ny familie af strukturelle elektroder, som åbner døren til udviklingen af ​​lettere elbiler og fly.

Mens dette arbejde mest fokuserede på superkondensatorer, Lutkenhaus håber at kunne omsætte forskningen til at skabe robuste, stive batterier.