Новый полимерный электролит: эффективность генерации энергии в 4 раза выше

Исследователи из Университета науки и технологий Тэгу и Кёнбука (DGIST) представили революционную разработку в области получения энергии – полимерный электролит, способный увеличить эффективность генерации электричества в четыре раза. Эта технология базируется на трибоэлектрическом эффекте, который использует трение для производства энергии, открывая перспективы для создания автономных устройств, не требующих традиционных батарей.

Традиционные материалы на основе ионных жидкостей, используемые для трибоэлектрической генерации, сталкивались с серьезными препятствиями на пути к коммерциализации, такими как утечки, низкая устойчивость к внешним воздействиям и ограниченный срок службы. Чтобы преодолеть эти недостатки, команда под руководством профессора Джу-Хьюк Ли разработала новую стратегию. Они создали полимерный электролит, в котором ионы прочно связаны с полимерными цепями. Этот подход позволяет точно контролировать направление трибоэлектрической полярности, что не только повышает выходную мощность, но и предоставляет большую свободу в дизайне материалов.

В ходе экспериментального исследования были синтезированы полимерные электролиты с преимущественно катионными или анионными характеристиками. Результаты показали впечатляющие улучшения: катионный полимер P(MA-A*20)TFSI* продемонстрировал выходное напряжение в 83В, что примерно вдвое превышает показатели традиционного материала PMA. Анионный полимер P(S-S*10)Na* достиг 34В, что в четыре раза выше, чем у PS. Эти эксперименты убедительно доказали, что трибоэлектрическая полярность может быть настроена путем изменения структуры полимера, а производительность – путем регулирования соотношения ионного состава.

Ключевым преимуществом новой разработки является исключительная стабильность. Структура с ионами, закрепленными на полимерных цепях, минимизирует потери заряда, вызванные нежелательной миграцией ионов. Это обеспечивает превосходную термическую стабильность: устройство сохраняло стабильный выход энергии в течение недели даже при температуре 60°C. Для сравнения, обычная смесь полимера и ионной жидкости (PMMA+10IL) показала снижение выходной мощности примерно на 27% в аналогичных условиях. Это наглядно демонстрирует превосходство полимерного электролита.

Профессор Джу-Хюк Ли отметил: «Это исследование выходит за рамки простого улучшения производительности. Оно представляет новую концепцию управления трибоэлектрической полярностью через дизайн полимерной структуры. Мы ожидаем, что этот подход откроет новое направление в разработке энергосберегающих устройств следующего поколения».