The Korea Institute of Science and Technology
Raziskovalna skupina pod vodstvom dr. Bon-Cheola Kuja in dr. Seo Gyuna Kima iz Centra za raziskave ogljikovih kompozitnih materialov na Korejskem inštitutu za znanost in tehnologijo (KIST) ter profesorja Yuanzhe Piaoa iz Seulske nacionalne univerze (SNU) je razvila visoko zmogljiv superkondenzator, ki naj bi postal naslednja generacija naprav za shranjevanje energije.
Tehnologija, ki so jo razvili raziskovalci, premaga omejitve obstoječih superkondenzatorjev z uporabo inovativne strukture vlaken, sestavljene iz enoslojnih ogljikovih nanocevk (CNT) in prevodnega polimera polianilina (PANI). V primerjavi s konvencionalnimi baterijami superkondenzatorji omogočajo hitrejše polnjenje in večjo gostoto moči, pri čemer se njihova zmogljivost po več deset tisoč ciklih polnjenja in praznjenja manj poslabša. Vendar njihova relativno nizka energijska gostota omejuje njihovo uporabo v daljšem časovnem obdobju, kar je omejilo njihovo uporabo v praktičnih aplikacijah, kot so električna vozila in droni.
Da bi rešili ta problem, so raziskovalci na nano ravni enotno kemično povezali enoslojne ogljikove nanocevke (CNT), ki so visoko prevodne, s polianilinom (PANI), ki je primeren za obdelavo in poceni. Tako je nastala sofisticirana vlaknena struktura, ki hkrati izboljša pretok elektronov in ionov, kar ima za posledico superkondenzator, ki lahko shrani več energije in jo hkrati sprošča hitreje. Razviti superkondenzator je pokazal, da ohranja stabilno delovanje tudi po več kot 100.000 testih polnjenja in praznjenja ter je trpežen tudi v visokonapetostnih okoljih. Zaradi teh lastnosti se tehnologija lahko uporablja kot nadomestilo ali dopolnilo obstoječim baterijskim sistemom. V električnih vozilih na primer lahko zagotavlja učinkovito dobavo energije s hitrim polnjenjem, kar izboljša tako doseg kot zmogljivost. Druge aplikacije, kot so droni in roboti, bi lahko imele koristi od daljšega delovnega časa in večje zanesljivosti. Poleg tega imajo razvita kompozitna vlakna (CNT-PANI) visoko mehansko prožnost, tako da se lahko zvijejo in zložijo, kar omogoča njihovo uporabo v elektronskih napravah naslednje generacije, kot so nosljive naprave.
Drugi pomemben dosežek raziskave je zmanjšanje proizvodnih stroškov in možnost masovne proizvodnje. Kljub odličnim lastnostim je bilo enoslojne ogljikove nanocevke (CNT) težko komercializirati zaradi visokih proizvodnih stroškov, vendar so raziskovalci ta problem rešili tako, da so jih kombinirali z nizkocenovnim prevodnim polimerom polianilinom (PANI). Poleg tega so položili temelje za masovno proizvodnjo s preprostim postopkom in nedavno uspeli razviti filmsko podobne strukture na podlagi te tehnologije, s čimer so še dodatno pospešili komercializacijo. V prihodnosti se bo uporabljala kot ključna tehnologija za prehod na ogljično nevtralno družbo v različnih panogah, kot so električna vozila, roboti, droni in nosljive naprave.
„Ta tehnologija premaga pomanjkljivosti superkondenzatorjev z uporabo enoslojnih ogljikovih nanocevk in prevodnih polimerov,“ je dejal dr. Bon-Cheol Ku iz KIST. „Še naprej bomo razvijali in industrializirali ultra visoko zmogljiva ogljikova vlakna na osnovi ogljikovih nanocevk.“
Slika vir: KIST
Povzeto po:
https://kist.re.kr/eng/newscenter/latest-research-news.do?mode=view&articleNo=16353
