Ученые создали гибридный суперконденсатор из ореховой скорлупы

Группа канадских ученых недавно объявила о разработке гибридного натриево-ионного конденсатора (NIC) на основе скорлупы арахиса, с помощью которого они надеются преодолеть разрыв между обычными ионными батареями и суперконденсаторами.

Гибридный ионный конденсатор способен хранить заряд как электростатически, так и электрохимически, являясь с точки зрения энергии и мощности промежуточным звеном между традиционными аккумуляторами и суперконденсаторами.

Когда ионы адсорбируются на поверхности катода в NIC, это позволяет избежать деградации, которая происходит в обычных батареях из-за поглощения ионов. Поэтому обеспечение большей площади поверхности материала катода имеет решающее значение для достижения наибольшей энергетической эффективности современных устройств хранения энергии.

Ученые из канадского университета Альберты предприняли оригинальный подход к решению этой задачи – в качестве катода они использовали скорлупу арахиса, и не только за счет дешевизны и доступности исходного сырья. Ученые обнаружили, что по структурным характеристикам внутренние и наружные оболочки арахиса могут быть использованы для изготовления анодных и катодных материалов соответственно. Гомогенная внутренняя часть скорлупы, в частности, состоит из чрезвычайно прочного сшитого полимера лигнина, который поддается изготовлению расширенных графеновых слоев, идеально подходящих для включения больших ионов натрия в качестве эффективного анода. Ну а катод, обладающий высокой площадью поверхности графена, синтезировали из гетерогенной наружной оболочки арахиса, богатой целлюлозой.

Оптимизированная таким образом система продемонстрировала сохранение электрической емкости в 88 процентов после 100 тысяч циклов зарядки/разрядки при 51,2 ампер-часов на грамм, что является вполне конкурентоспособным показателем по сравнению с литиево-ионными конденсаторами.

Эксперты материаловедения из Национальной лаборатории Окриджа высоко оценили работу канадских ученых. Так, по их мнению, это исследование иллюстрирует универсальность использования органических материалов в качестве сырья для производства устройств хранения энергии. Впрочем, эксперты также признают, что необходимы дополнительные исследования, чтобы эти лабораторные открытия использовать в реальных приложениях.