Køkkensvamp superkondensator har mange porøse fordele

Ved at dyppe små stykker af en almindelig køkkensvamp i opløsninger af nanoskala elektrodematerialer, forskere har skabt en letvægter, lavpris superkondensator, der drager fordel af svampens porøse struktur. Porerne giver et stort overfladeareal, som elektrodematerialerne kan fastgøres til, fører til en stigning i ionbevægelse mellem elektroderne og elektrolytten, der fylder porerne. Samlet set, den nye superkondensator udviser en ydeevne, der er overlegen end en, der er lavet af de samme elektrodematerialer, men uden svampen.

Forskerne, ledet af Jun Ma ved University of South Australia, har offentliggjort deres papir om køkkensvampens superkondensatorer i et nyligt nummer af Nanoteknologi .

Selvom det ikke er første gang, at svampe er blevet brugt til at lave superkondensatorer, ideen er stadig ny og ikke meget brugt. Undersøgelsen er den første til at bruge svampe som substrat for en komposit af to særlige elektrodematerialer:2 nm tykke grafenplader, og nanorods lavet af den ledende polymer polyanilin (PANi). Hvert materiale har sine egne fordele og ulemper, men når de kombineres, tilbyder de det bedste fra begge verdener på grund af deres synergetiske effekter. Mens grafen-blodpladerne tilbyder høj effekttæthed, men lav kapacitet, PANi nanorods tilbyder en meget højere kapacitet, men lider af en lavere elektrisk ledningsevne og andre ulemper.

Når det kombineres, de to materialer hjælper med at "korrigere" hinandens svagheder, i en vis forstand. Grafen-blodpladerne består af flere lag, men normalt ikke alle er tilgængelige for elektrolytten, hvilket begrænser kapacitansen. Når PANi nanorods dyrkes på overfladen af ​​grafen-blodpladerne, de fungerer som nanospacere for at forstørre mellemlagsafstanden mellem blodpladerne for at udnytte deres opbevaringsevne fuldt ud. På den anden side, de stærkt ledende grafenplader forbedrer nanorodernes ledningsevne ved at åbne PANi-fibrene for at give mere grænseflade med elektrolytten.

"Dette arbejde rapporterer et nyt design til fremstilling af superkondensatorelektroder ved at drage fordel af synergien mellem omkostningseffektive grafenplader, ledende polymerer, og køkkensvamp elektroder, resulterer ikke kun i fremragende kapacitans og anstændig effekt og energitæthed, men høj kapacitetsretention over 12, 000 cyklusser, " fortalte mor Phys.org .

For at demonstrere sin ydeevne, forskerne tilsluttede tre af superkondensatorerne for at drive en rød LED i fem minutter. De håber, at denne let fremstillede enhed kunne have applikationer, hvor den er let, Der er behov for billige energilagringsenheder.

"De udviklede elektroder er fleksible og har høj ydeevne, så de har mange potentielle anvendelser, især til bøjelige, bærbar, og bærbar elektronik, " sagde mor.

© 2015 Phys.org