Исследователи улучшают сверхскорость VGN с помощью гибридного электролита

Суперконденсаторы обладают способностью хранить больше энергии, чем батареи, и предпочитаются вместо батарей из-за их способности быстро заряжаться, в основном из-за вертикальных нанографов графена (VGN), которые огромны и расположены близко друг к другу Другие.

BLKstudio / Shutterstock.com

VGN представляют собой трехмерные углеродные наноматериалы, которые разработаны как ряды вертикальных листов, тем самым обеспечивая большую площадь поверхности для более высокого потенциала хранения заряда. VGN также называются нанографами графена или углеродными нанополями и, по-видимому, очень удобны для использования в топливных элементах, высокоэнергетических системах хранения энергии, биосенсорах и магнитных устройствах и т. Д.

Использование материалов VGN для электродов суперконденсатора дает преимущества из-за их интригующих свойств, таких как высокая электрохимическая стабильность, отличная проводимость, взаимосвязанная пористая наноархитектура и массив наноэлектродов. Преимущества VGN могут быть улучшены в зависимости от способа разработки, обработки и подготовки материала к электролитам.

Производительность суперконденсатора зависит не только от геометрии электродного материала, но также зависит от типа электролита и его взаимодействия с электродом . Для повышения плотности энергии устройства [electric] усиление потенциального окна будет одним из ключевых факторов .

Субрата Гош, Центр атомных исследований имени Индиры Ганди, Национальный институт Хоми Бхабха

Гош и группа ученых выяснили методы повышения характеристик сверхскорости материала, и их результаты были опубликованы на этой неделе в журнале AIP Publishing Journal of Applied Physics .

Основываясь на моделировании, VGN должны иметь потенциал, чтобы предлагать большие возможности хранения заряда, а ученые во всем мире стремятся достичь теоретически достижимых уровней эффективности. Например, требуемые усовершенствования, которые необходимо использовать, включают в себя меньшее внутреннее сопротивление, большую емкость на единицу материала, большие диапазоны электрохимического напряжения (рабочие потенциальные окна) и большее удержание.

. Наша мотивация заключалась в улучшении производительности VGN . Мы взяли две стратегии. Один изобретает новый электролит, а другой улучшает структуру VGN путем химической активации. Комбинация обоих улучшает производительность хранения заряда замечательно .

Subrata Ghosh

Исследователи использовали гидроксид калия (KOH) для обработки VGN для активации электродов, а затем превратили обработанные электроды в реакцию с гибридным электролитом, исследуя появление электрического двойного слоя на границе раздела электрод / электролит. Команда также исследовала колумбийскую эффективность, морфологию, объемную емкость и поверхностную смачиваемость VGN.

Инновационный электролит, разработанный командой, представляет собой гибрид, который объединяет преимущества органических и водных электролитов для инновационной гибридной органо-водной версии, которая функционирует для повышения производительности суперконденсатора VGN. Группа использовала тетрафторборат тетраэтиламмония (TEABF4), органическую соль, в кислом водном растворе серной кислоты (H 2 SO 4 ) для получения электролита, который расширил рабочее окно устройство.

Улучшение архитектуры VGN было связано с процедурой активации KOH, которая прививала функциональную группу кислорода на электрод, минимизировала внутреннее сопротивление, улучшила смачиваемость электродов и позволила увеличить емкость VGN до пяти раз. Согласно Гошу, метод активации, описанный в статье, может быть использован в случае других устройств суперконденсатора, разработанных с наноархитектурой.

Широко используются водные и органические электролиты, но они имеют свои преимущества и недостатки . Следовательно, возникает концепция гибридного электролита .

Subrata Ghosh

Source link