Суперконденсаторы из конопли

Намного более дешевую альтернативу популярному сейчас графену при производстве суперконденсаторов нашли исследователи из Университета Альберты в Канаде. Они предложили заменить достаточно дорогой графен отходами конопляного.

Не смотря на плохую репутацию этого растения, конопля является прекрасным материалом для изготовления одежды, биопластика, биотоплива и даже строительных материалов. При культивировании растение не требует каких-то особых условий, так как изначально является обычным сорняком.

Команда канадских ученых под руководством профессора Дэвида Митлина нашла еще одно применение внутренней коре растения – производство материала для суперконденсаторов. Если учесть, что эта часть ствола конопли больше нигде не используется, то есть, по сути, является отходами, то себестоимость суперконденсаторов по отношению к их аналогам из графена соотносится как 1: 1000. То есть в тысячу раз дешевле.

Внутренняя часть коры конопли похожа на переплетенные между собой нити. Но если увеличить структуру материала под микроскопом, оказывается, что он представляет собой наноразмерный композит, состоящий из лигнина и кристаллической целлюлозы. Последний компонент представляет особый интерес для исследователей, так как из него можно создавать нанолисты.

Чтобы воссоздать необходимую для дальнейшего производства структуру, исследователи сначала в течение 24 часов нагревали волокна до 180 °C, а затем резко охлаждили их в воде, чтобы удалить лигнин. Получилась испещренная поверхность, которая хорошо взаимодействует с переносимым в суперконденсаторах электрическим зарядом.

Ученые создали прототип нового суперконденсатора. Тестовые испытания показали, что эффективность нового электронного компонента не ниже чем у его более дорогих «собратьев». Удельная плотность энергии созданного из нового материала суперконденсатора составила 12 Вт·ч/кг, что примерно в 3 раза выше, чем у выпускаемых сейчас серийно суперконденсаторов, и в 100 раз выше, чем у литий-ионных батарей. Кроме высокой емкости, ученым удалось добиться и более широкого диапазона рабочих температур. Новый компонент способен сохранять свои электрические и физические характеристики при температурах окружающей среды от 0 до 100 °C.

Источник информации: Американское химическое общество (http://www.acs.org/)