In einem bahnbrechenden Fortschritt haben Chemiker der UCLA einen neuartigen PEDOT-Film (Poly(3,4-Ethylenedioxythiophen)) entwickelt, der die Energiespeicherkapazitäten erheblich verbessert. Dieser strukturierte, fellartige PEDOT-Film hat eine Oberfläche, die fast zehnmal mehr Ladung speichern kann als herkömmliches PEDOT und dabei fast 100.000 Ladezyklen übersteht.
Historisch gesehen wurde PEDOT aufgrund seiner hervorragenden Isolierungseigenschaften in verschiedenen elektronischen Anwendungen eingesetzt. Sein Potenzial zur Energiespeicherung blieb jedoch aufgrund von Einschränkungen in der elektrischen Leitfähigkeit und der Oberfläche weitgehend ungenutzt. Das UCLA-Team hat diese Herausforderungen angegangen, indem es ein einzigartiges Verfahren zur Wachstumsphase in der Dampfphase verwendet hat, um vertikale Nanofasern zu erzeugen, die die Oberfläche des Materials erheblich vergrößern.
Laut Maher El-Kady, einem Materialwissenschaftler an der UCLA, „ermöglicht das einzigartige vertikale Wachstum des Materials die Schaffung von PEDOT-Elektroden, die viel mehr Energie speichern als traditionelles PEDOT.“ Diese Innovation könnte den Weg für Superkondensatoren ebnen, die den steigenden Anforderungen an Energiespeicherung gerecht werden, insbesondere während der weltweiten Umstellung auf erneuerbare Energiequellen.
Superkondensatoren speichern im Gegensatz zu Batterien Energie durch die Ansammlung elektrischer Ladung auf ihrer Oberfläche, was eine schnelle Aufladung und Entladung ermöglicht. Dies macht sie ideal für Anwendungen wie regeneratives Bremsen in Elektrofahrzeugen und leistungsstarke Blitzgeräte in Kameras. Das neue PEDOT-Material hat eine Leitfähigkeit, die 100-mal höher ist als die herkömmlicher PEDOT-Produkte, und eine elektrochemisch aktive Oberfläche, die viermal größer ist, was die Leistung erheblich verbessert.
Die Forscher berichteten, dass die Ladungsspeicherkapazität des neuen Materials 4600 milliFarad pro Quadratzentimeter übersteigt, was eine bemerkenswerte Steigerung im Vergleich zu herkömmlichem PEDOT darstellt. Richard Kaner, ein angesehener Professor für Chemie an der UCLA, erklärte: „Die außergewöhnliche Leistung und Haltbarkeit unserer Elektroden zeigen großes Potenzial für den Einsatz von graphenbasiertem PEDOT in Superkondensatoren, die unserer Gesellschaft helfen können, ihren Energiebedarf zu decken.“
Dieser Fortschritt verspricht nicht nur eine Verbesserung der Energiespeichersysteme, sondern steht auch im Einklang mit den globalen Bemühungen um Nachhaltigkeit und erneuerbare Energieproduktion.