Immergendo piccoli pezzi di una normale spugna da cucina in soluzioni di materiali per elettrodi su scala nanometrica, gli scienziati hanno creato un peso leggero, supercondensatore a basso costo che beneficia della struttura porosa della spugna. I pori forniscono un'ampia superficie a cui i materiali degli elettrodi possono aderire, portando ad un aumento del movimento degli ioni tra gli elettrodi e l'elettrolita che riempie i pori. Globale, il nuovo supercondensatore presenta prestazioni superiori a quelle di uno realizzato con gli stessi materiali degli elettrodi ma senza la spugna.

I ricercatori, guidato da Jun Ma presso la University of South Australia, hanno pubblicato il loro articolo sui supercondensatori in spugna da cucina in un recente numero di Nanotecnologia .

Sebbene questa non sia la prima volta che le spugne vengono utilizzate per realizzare supercondensatori, l'idea è ancora nuova e poco utilizzata. Lo studio è il primo ad utilizzare spugne come substrato per un composito di due particolari materiali per elettrodi:piastrine di grafene spesse 2 nm, e nanobarre realizzate dalla polianilina polimerica conduttrice (PANi). Ogni materiale ha i suoi vantaggi e svantaggi, ma quando combinati offrono il meglio di entrambi i mondi grazie ai loro effetti sinergici. Mentre le piastrine di grafene offrono un'elevata densità di potenza ma una bassa capacità, le nanobarre PANi offrono una capacità molto più elevata ma soffrono di una minore conduttività elettrica e altri inconvenienti.

Quando combinato, i due materiali aiutano a "correggersi" reciprocamente la debolezza, in un senso. Le piastrine di grafene sono costituite da più strati, ma di solito non tutti sono accessibili all'elettrolita, che limita la capacità. Quando i nanotubi PANi vengono coltivati ​​sulla superficie delle piastrine di grafene, agiscono come nanospaziatori per aumentare la distanza tra gli strati tra le piastrine per sfruttare appieno la loro capacità di conservazione. D'altra parte, le piastrine di grafene altamente conduttive migliorano la conduttività dei nanotubi aprendo le fibre PANi per fornire una maggiore interfaccia con l'elettrolita.

"Questo lavoro riporta un nuovo design per la fabbricazione di elettrodi per supercondensatori sfruttando la sinergia tra piastre di grafene convenienti, polimeri conduttori, ed elettrodi in spugna da cucina, con conseguente capacità non solo eccellente e potenza decente e densità di energia, ma alta capacità di ritenzione oltre i 12, 000 cicli, "Ma ha detto Phys.org .

Per dimostrare le sue prestazioni, i ricercatori hanno collegato tre dei supercondensatori per alimentare un LED rosso per cinque minuti. Sperano che questo dispositivo facilmente fabbricabile possa avere applicazioni in cui leggerezza, sono necessari dispositivi di accumulo di energia a basso costo.

"Gli elettrodi sviluppati sono flessibili e hanno prestazioni elevate, quindi hanno molte potenziali applicazioni, soprattutto per pieghevole, indossabile, ed elettronica portatile, " disse la mamma.

© 2015 Phys.org