Genom att doppa små bitar av en vanlig kökssvamp i lösningar av elektrodmaterial i nanoskala, forskare har skapat en lättvikts, lågpris superkondensator som drar nytta av svampens porösa struktur. Porerna ger en stor yta för elektrodmaterialen att fästa vid, vilket leder till en ökning av jonrörelsen mellan elektroderna och elektrolyten som fyller ut porerna. Övergripande, den nya superkondensatorn uppvisar en prestanda som är överlägsen den som är gjord av samma elektrodmaterial men utan svampen.

Forskarna, ledd av Jun Ma vid University of South Australia, har publicerat sitt papper om kökssvampens superkondensatorer i ett nyligen utgåva av Nanoteknik .

Även om detta inte är första gången som svampar har använts för att tillverka superkondensatorer, idén är fortfarande ny och inte allmänt använd. Studien är den första som använder svampar som substrat för en komposit av två speciella elektrodmaterial:2 nm tjocka grafenplättar, och nanoroder tillverkade av den ledande polymeren polyanilin (PANi). Varje material har sina egna fördelar och nackdelar, men när de kombineras erbjuder de det bästa från båda världarna på grund av deras synergetiska effekter. Medan grafenplättarna erbjuder hög effekttäthet men låg kapacitet, PANi nanorods erbjuder en mycket högre kapacitet men lider av lägre elektrisk ledningsförmåga och andra nackdelar.

När de kombineras, de två materialen hjälper till att "korrigera" varandras svagheter, på sätt och vis. Grafenplättarna består av flera lager, men vanligtvis är inte alla tillgängliga för elektrolyten, vilket begränsar kapacitansen. När PANi nanorods odlas på ytan av grafenplättarna, de fungerar som nanospacers för att förstora mellanskiktsavståndet mellan blodplättarna för att fullt ut utnyttja deras lagringsförmåga. Å andra sidan, de mycket ledande grafenplättarna förbättrar nanorodernas konduktivitet genom att kila upp PANi -fibrerna för att ge mer gränssnitt med elektrolyten.

"Detta arbete rapporterar en ny design för tillverkning av superkondensatorelektroder genom att dra fördel av synergin mellan kostnadseffektiva grafenplattor, ledande polymerer, och elektroder för kökssvamp, vilket resulterar i inte bara utmärkt kapacitans och anständig effekt och energitäthet, men hög kapacitetsretention över 12, 000 cykler, " berättade mamma Phys.org .

För att demonstrera dess prestanda, forskarna kopplade ihop tre av superkondensatorerna för att driva en röd lysdiod i fem minuter. De hoppas att denna lätttillverkade enhet kan ha applikationer där den är lätt, lågkostnadsenheter för energilagring behövs.

"De utvecklade elektroderna är flexibla och har hög prestanda, så de har många potentiella tillämpningar, speciellt för böjbar, bärbar, och bärbar elektronik, " sa mamma.

© 2015 Phys.org