Чудові якості суперконденсаторів – висока питома потужність, висока швидкість зарядки, тривалий термін служби і економічність – обіцяють їм яскраве життя в широкому спектрі технічних систем, від мобільного та переносної електроніки до електромобілів. Створення одночасно екологічного, гнучкого, енергоємного й екологічно безпечного суперконденсатора є проблемою, вирішити яку взялася група вчених.
У своєму дослідженні, опублікованому в журналі Journal of Energy Storage, вчені з Сколтеха, Університету Аалто і Массачусетського технологічного інституту повідомили про створення високопродуктивного, економічного та екологічно безпечного еластичного суперконденсатора.
В основі розробки лежить хлорид натрію (NaCl), який є на кожній кухні, адже це звичайна кухонна сіль. Гідрогель у вигляді розчину хлориду натрію замінив зазвичай використовуються в суперконденсаторах іонні рідини. Останні відіграють роль електроліту, часто токсичного по відношенню до навколишнього середовища. Що стосується електроліту у вигляді розчину кухонної солі, то він може становити небезпеку лише у величезних кількостях і відразу.
«Для підвищення питомої енергоємності суперконденсаторів зазвичай використовують іонні рідини, які не тільки є небезпечними і екологічно шкідливими, але і значно поступаються за питомою потужністю водним електролітів з більш високою провідністю», – зазначає один з авторів статті, професор Університету Аалто Таня Калліо.
Еластичність новому суперконденсаторів надають гнучкі струмознімачі (електроди) на основі плівок з одношарових вуглецевих нанотрубок (на ілюстрації вище позначені абревіатурою (SWCNT). Внутрішній шар суперконденсатора виконаний з твердотільного матеріалу у вигляді пластинчастих електродів з графена, легованого азотом (NG). Одна з частин елементу заповнена гідрогелем з хлоридом натрію. Використання гідрогелю дозволяє домогтися високої питомої енергоємності суперконденсатора при компактному виконанні, не жертвуючи екологічністю електроліту.
«Ми виготовили прототип, у якого продуктивність залишалася незмінною після тисячі циклів розтягування при деформації в 50%. Витрати на виготовлення суперконденсаторів можна знизити і далі, якщо використовувати 3D-друк і інші сучасні виробничі технології», – сказав на закінчення професор Сколтеха Альберт Насібулін.