Nanomateriale inspireret af naturen baner vejen for grønnere energi

(Phys.org) – Et nyt nanomateriale, som finder sin inspiration i naturen, vil give mulighed for mere effektive og grønnere køretøjer, genopladelige batterier og solceller.

Forskere ved University of Reading har patenteret en ny metode til fremstilling af elektrodebelægninger med en tusind gange stigning i overfladeareal sammenlignet med en flad elektrode. Denne større overflade betyder, at omdannelse af brændstof eller sollys til elektricitet kan foregå i en mindre, mere kompakt celle, gør cellerne billigere at producere. Den kemiske reaktion for at skabe energien foregår også ved stuetemperatur, hvilket gør det muligt for cellerne for første gang at blive tilpasset billige materialer som plastik.

Baseret på strukturer fundet i den naturlige verden, som forekommer i mitokondrier og kloroplaster, naturens egne "brændselsceller" og "solceller", den nye nanostruktur er dannet af et netværk af små ledninger, milliontedele af en millimeter i størrelse, og er skabt ved at dyrke metallet i en skabelon fremstillet af et plantemolekyle. Dette skaber en struktur kendt som en "bikontinuerlig kubisk fase".

Dr. Adam Squires, fra Institut for Kemi ved University of Reading, sagde:"At gøre elektroder mere effektive er kernen i at gøre vores energiproduktion mere bæredygtig. Denne nye elektrodebelægningsteknik har applikationer til brændselsceller¹ i den nyeste generation af hybridbiler, fotovoltaiske celler, genopladelige batterier eller batteriproduktion til en bred vifte af grønne teknologier."

Processen fungerer i vand ved hjælp af en teknik kendt som elektrokemisk aflejring, ligner sølvbelægning af en mønt, og kan påføres enhver ledende elektrode, skabe lave omkostninger, massefremstillingskomponent. Den unikke 3D-nanostruktur muliggør meget bedre ledningsevne og er den ideelle form for en elektrode med stort areal for at skabe en mere effektiv energiforsyning. Potentielt, teknikken kan føre til energilagringsenheder med meget større kapacitet end traditionelle celler.

Dr. Squires fortsatte:"Produktionsmetoden er kemisk mild, miljøvenlig og finder afgørende sted ved stuetemperatur, hvilket betyder, at elektroder kan monteres på en række andre materialer. Det vil tillade, for eksempel, fotovoltaiske celler skal placeres på en plastikbase i stedet for det aktuelt brugte metal eller glas, som vil gøre vedvarende energiteknologier mere fleksible, let og omkostningseffektiv."

Resultaterne er offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialer denne uge.