Superkondensator laddas av värmen från solen

För två år fick polymerforskare vid Linköpings universitet 33 miljoner kronor av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse. Nya sätt skörda el ur solens infraröda strålning var ett av målen. De förmår dagens solceller inte göra om till el. Nu presenterar Xavier Crispin och hans forskargrupp en superkondensator med förmågan att skörda energi ur värme. Eller för att vara mer exakt, att skörda energi i alla situationer där det finns en temperaturskillnad mellan kondensatorns två ändar. Att använda spillvärme för att göra el är också en möjlighet.

En superkondensator är ett slags energilager som består av en elektrolyt mellan två elektroder. Laddningen lagras i kolnanorör vid elektroderna. Ett av de fysikaliska fenomen som forskarna utnyttjat är att om en superkapacitans utsätts för en temperaturgradient, det vill säga att ena änden är varm och den andra kall, så rusar jonerna mot den kalla sidan och en elektrisk ström uppstår.

Den termoelektriska effekten används för att göra el av värme. Effektiviteten beror både på vilken elektrolyt man använder och hur stor temperaturskillnaden är.

Forskarna vid Laboratoriet för organisk elektronik har i många år experimenterat med flytande elektrolyter som består av joner och ledande polymerer. De positivt laddade jonerna är små och snabba, medan de negativt laddade polymermolekylerna är stora och tunga. När ena sidan värms och den andra kyls ner rusar de små snabba jonerna mot den kalla sidan, medan de tunga polymerkedjorna blir kvar där de är. Eftersom det är joner och inte elektroner fastnar de vid metallelektroderna. Den laddning som då uppstår lagras i kolnanorör intill metallelektroderna och kan laddas ur när elen behövs.

Tre doktorander lyckades efter år av fruktlösa försök få fram en elektrolyt med joner och polymerer som har 100 gånger högre förmåga att omvandla värme till el än de elektrolyter som normalt används.

– Ännu vet vi inte exakt varför vi får den här effekten. Men faktum är att vi kan konvertera och lagra 2 500 gånger mer energi än de bästa av dagens superkondensatorer kopplade till termoelektriska generatorer, säger Xavier Crispin i ett pressmeddelande.

Elektrolyten innehåller bara ofarliga, enkla och billiga material som är stabila och kan hanteras i rumstemperatur. Forskningen har hittills resulterat i två patent. Förhoppningen är att den ska leda till en helt ny typ av energilagring som kan massproduceras i industriell skala.

Forskningsresultatet har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Energy Environmental Science.