Besvärlig grönalg kan bli bas för rekordbatteri
De oönskade blomningarna av grönalgen Cladophora (grönslick) längs Östersjön, och i andra delar av världen, är inte bara av ondo. En forskargrupp vid Ångströmlaboratoriet, Uppsala universitet, visar i en artikel i Nano Letters att den väldigt speciella nanostrukturen som cellulosan i dessa alger har, fungerar utmärkt som bas i miljövänliga batterier.
– Cellulosan från algen har en speciell struktur med en mycket stor yta. Genom att belägga den med ett tunt lager av en ledande polymer har vi lyckats göra ett batteri som knappt väger någonting, samtidigt som det har världsrekord i laddningskapacitet och uppladdningstid för polymer-cellulosabaserade batterier, säger Gustav Nyström, doktorand i nanoteknologi och försteförfattare till studien.
Under senare år har utvecklingen av nya cellulosabaserade polymerer för batteritillämpningar varit omfattande, men laddningsegenskaperna har inte varit tillräckligt bra. Men ingen har tidigare använt cellulosa från alger. Forskaren Albert Mihranyan och professor Maria Strømme vid avdelningen för nanoteknologi och funktionella material på Ångströmlaboratoriet har under flera år arbetat med cellulosa från Cladophoraalgen i farmaceutiska tillämpningar. Den unika cellulosan, vars nanostruktur skiljer sig helt från landsväxters, har till exempel visat sig fungera bra som förtjockningsmedel i läkemedel och konsistensgivare i livsmedel. Just den stora ytstrukturen väckte tanken att även titta på energilagrande egenskaper.
– Vi har länge tänkt att det vore bra om det gick att ta hand om materialet i algblomningarna och använda det till något bra – och det har visat sig gå vägen. Batteristudierna har varit speciella och verkligt tvärvetenskapliga och initierades genom ett samarbete med kemisten Leif Nyholm. Både cellulosafarmaceuter, batterikemister och nanoteknologer har behövts för att utveckla det nya batterimaterialet, säger Maria Strømme, forskningsledare och professor i nanoteknologi.
Det är alltså ett helt nytt elektrodmaterial för energilagring som nu presenteras i Nano Letters. I korthet består det av en nanostruktur av algcellulosa täckt med 50 nanometers tunt lager av polypyrrole. Batterierna kan laddas med så mycket som 600 mA per kvadratcentimeter, med endast sex procents förlust på 100 uppladdningar.
– Detta öppnar nya möjligheter för storskalig produktion av miljövänliga, kostnadseffektiva och lätta energilagringssystem, säger Maria Strømme.
– Det är framförallt tack vare det väldigt tunna lagret ledande polymer som vi har kunnat visa att det går att ladda batteriet med mycket högre laddströmmar än vad som tidigare varit möjligt för batterier baserade på ledande polymerer, säger Gustav Nyström.
Fakta om Cladophora: http://www.nrm.se/sv/meny/faktaomnaturen/vaxter/kryptogamer/manadenskryptogam/alger/gronslickcladophoraglomerata.1736.html
Kontaktinformation
För mer information, kontakta Gustav Nyström, tel: 018-471 58 63, 070-221 58 40, gustav.nystrom@angstrom.uu.se eller Maria Strømme, 018-471 72 31, 070-167 91 04, maria.stromme@angstrom.uu.se
