UCLA araştırmacıları, olağanüstü enerji depolama kapasitelerine sahip yeni bir PEDOT nanofiber üretim yöntemi geliştirdi. Bu gelişme, elektrikli araçların şarj sürelerini önemli ölçüde azaltabilir ve yenilenebilir enerji depolama sistemlerinin verimliliğini artırabilir. Araştırmacılar, geliştirilen bu yöntemin, dünya genelinde sürdürülebilir enerji üretimine geçişi destekleyecek süper kapasitörlerin üretilmesine olanak sağlayabileceğini belirtiyor. Bu tür gelişmeler, fosil yakıtlara olan bağımlılığın azaltılmasına katkıda bulunabilir.
Süper kapasitörlerin bataryalardan farkı nedir?
Bataryalar, enerjiyi yavaş kimyasal reaksiyonlarla depolarlar ancak, süper kapasitörler enerjiyi yüzeylerinde elektrik yükü biriktirerek depolayıp serbest bırakırlar. Bu sayede süper kapasitörler, enerji depolama ve boşaltma işlemlerini son derece hızlı bir şekilde gerçekleştirebilirler. Bu özellik, onları hibrit ve elektrikli araçlardaki rejeneratif fren sistemleri ve kamera flaşları gibi hızlı enerji patlamaları gerektiren uygulamalar için ideal hale getirir. Fakat süper kapasitörlerin karşılaştığı zorluk, büyük miktarda enerji depolayabilecek yüzey alanına sahip materyallerin üretilmesidir. Geleneksel PEDOT malzemeleri bu konuda yetersiz kalmış ve dolayısıyla performansları sınırlı kalmıştır.
Yeni yöntem sayesinde enerji depolama imkanı
Şu anda en yaygın olarak kullanılan elektriksel iletken plastiklerden biri olan PEDOT, elektronik cihazlardan dokunmatik ekranlara, organik güneş hücrelerinden ayarlanabilir şeffaflık sunan akıllı pencerelere kadar birçok elektrokromik cihazda yer almaktadır. Fakat PEDOT’un enerji depolama alanındaki kullanımı oldukça sınırlı kalmıştır. Çünkü ticari PEDOT formları genellikle düşük elektriksel iletkenlik sunmakta ve enerji depolamak için limitli bir yüzey alanı sağlamaktadır.UCLA ekibi, bu kısıtlamaları aşmak amacıyla benzersiz bir buhar fazı büyütme süreci geliştirmiştir. Bu süreç, dikey olarak büyüyen yoğun otlara benzer bir biçimde PEDOT nanofiberleri üretmeye olanak tanıyarak, geleneksel PEDOT’a kıyasla çok daha yüksek enerji depolama kapasitesi sağlamıştır. Bu yenilik, geleneksel PEDOT filmlerinin depolayabileceğinden çok daha fazla elektrik yükünü yüzeyinde tutabilen PEDOT elektrotlarının üretimine olanak tanımıştır.
Bu nanofiberler, ticari PEDOT ürünlerine göre 100 kat daha fazla iletkenlik ve geleneksel PEDOT’a kıyasla dört kat daha büyük bir elektrokimyasal aktif yüzey alanı sunmaktadır. Sonuç olarak, PEDOT nanofiberlerinin enerji depolama kapasitesi, her santimetre karede 4600 miliFarad’a kadar ulaşabilmektedir. Bu durum, geleneksel PEDOT’a kıyasla önemli bir artış sağlamaktadır. PEDOT nanofiberlerinin bir diğer olağanüstü özelliği ise dayanıklılığıdır. UCLA ekibi, bu materyalin 70.000 şarj döngüsüne kadar sorunsuz bir şekilde çalıştığını gözlemlemiştir.
Yüksek performanslı PEDOT nanofiberlerinin geliştirilmesi, hızlı şarj olan elektronik cihazlar, uzun menzilli elektrikli araçlar ve gelişmiş yenilenebilir enerji depolama çözümleri için yeni bir kapı açabilir.
