Nový materiál pro kondenzátory je vysoce stabilní a ekologicky šetrný

Ekologicky šetrný elektrodový uhlíkový materiál, který lze díky jeho vlastnostem využít při skladování energie, vyvinuli vědci z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií – CATRIN Univerzity Palackého a Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava. Testování materiálu v superkondenzátorech prokázalo jeho vysokou stabilitu i dobrou kapacitu. 

„Podařilo se nám nasyntetizovat nový grafenový derivát, na jehož povrch jsme připojili nové funkční skupiny. Díky našim dlouhodobým zkušenostem v oblasti dvourozměrné chemie fluorografenu jsme dokázali na grafenový list z obou stran navázat aminokyselinu arginin. Vyladěním reakčních podmínek a přidáním netoxického pórotvorného činidla, uhličitanu draselného, jsme dosáhli optimálního stupně funkcionalizace a pórovitosti materiálu. To jsou vlastnosti, které jej předurčují pro využití například v kondenzátorech,“ uvedla jedna z autorek Veronika Šedajová.

Optimalizace vlastností umožnila dosažení vysoké hodnoty kapacity 390 F/g při proudové hustotě 0,25 A/g. „Použitelnost elektrodového materiálu jsme zkoumali za typických provozních podmínek testováním sestaveného superkondenzátoru po dobu až 30.000 nabíjecích/vybíjecích cyklů, přičemž si materiál zachoval přes 82 procent kapacity. Navíc tato práce otevírá cestu ke zcela nové skupině grafenových derivátů s kovalentně navázanými aminokyselinami, které lze využívat pro celou řadu aplikací od ukládání energie až po senzoriku,“ potvrdil další autor článku publikovaném v časopise ChemSusChem Michal Otyepka.

Příprava ekologicky šetrných elektrochemicky aktivních elektrodových materiálů na bázi kovalentních derivátů grafenu je pro vědce na celém světě velkou výzvou. Tyto materiály totiž mají obrovský potenciál pro aplikace skladování energie. Kovalentní připojování funkčních skupin na povrch samotného grafenu je však náročné kvůli jeho nízké reaktivitě. Tuto nevýhodu lze obejít díky chemii fluorografenu. Výzkumníci z CATRIN mohli zúročit svůj dlouhodobý výzkum v této oblasti. Tým vedený Michalem Otyepkou se 2D chemii fluorografenu věnuje i díky podpoře Evropské výzkumné rady.