Древесная смола может обеспечить устойчивую зарядку суперконденсатора и продлить срок его службы

Исследователи утверждают, что отходная смола, производимая деревьями, растущими в Индии, может стать ключом к созданию нового поколения более эффективных и экологически чистых суперконденсаторов.

Ученые из университетов Шотландии, Южной Кореи и Индии разработали технологию, которая использует уникальные свойства бесполезной древесной смолы для предотвращения деградации суперконденсаторов на протяжении десятков тысяч циклов зарядки. Открытие группы может помочь снизить воздействие на окружающую среду суперконденсаторов — технологии хранения энергии, которая в целом имеет меньшую мощность, чем обычные батареи, но заряжается и разряжается гораздо быстрее.

Суперконденсаторы в настоящее время используются в широком спектре электронных устройств, в электросетях и электромобилях. Однако их долгосрочная производительность может быть нарушена из-за использования кислотных электролитов, которые могут вызывать нежелательные побочные реакции с металлическими электродами, снижая их способность удерживать полный заряд с течением времени. Замена и утилизация суперконденсаторов по окончании их срока службы усугубляет растущую глобальную проблему электронных отходов, которые могут оказывать вредное воздействие на окружающую среду.

В статье, опубликованной в журнале Energy Storage Materials , исследователи демонстрируют, как они соединили камедь кондагогу, полисахарид, вырабатываемый корой дерева Cochlospermum Gossypium, с альгинатом натрия для получения губчатого биополимера, который они назвали «KS».

Они обнаружили, что добавление KS к кислотному электролиту обычного суперконденсатора помогло создать защитный слой на его углеродных электродах. Слой KS помог предотвратить физическую деградацию электродов, при этом все еще позволяя процессу переноса ионов, который позволяет суперконденсатору заряжаться и разряжаться.

В лабораторных испытаниях они показали, что их улучшенный электролит значительно повысил производительность суперконденсатора, помогая ему сохранять 93% своей полной энергетической емкости после 30 000 циклов. За тот же период емкость в остальном идентичного суперконденсатора, испытанного командой, упала всего до 58%.

Доктор Джун Янг Чонг из Школы инженерии Джеймса Уотта Университета Глазго является одним из авторов-корреспондентов статьи. Он сказал: «Древесные смолы имеют широкий спектр применения в промышленности, в таких областях, как фармацевтика, продукты питания или косметика. Однако резинки, которые мы использовали в этом исследовании, не имеют большого практического применения и на самом деле представляют собой некоторую головную боль для индийского правительства по утилизации. Благодаря этому исследованию мы нашли способ сделать из этой резинки что-то действительно эффективное, создав биоразлагаемый, пригодный для вторичной переработки биополимер, который обеспечивает замечательную производительность и может значительно продлить срок службы суперконденсаторов. В лабораторных условиях мы продемонстрировали превосходную производительность на протяжении более 30 000 циклов. Если бы мы запускали один цикл в день, то теоретически суперконденсатор мог бы прослужить более 80 лет без существенной потери производительности, что может означать, что суперконденсаторы можно было бы использовать в устройствах гораздо дольше без необходимости замены».

Исследование основано на продолжающихся исследованиях доктора Чонга по использованию биоотходов в аккумуляторах, которые также продемонстрировали эффективность использования водорастворимых связующих веществ в графитовых анодах литий-ионных аккумуляторов.

Читайте также: