Grafenski superkondenzatori stvoreni postupkom 'tradicionalne izrade papira', suparnici su s kapacitetom olovne kiseline

Kondenzatori (ne grafenski)

Inženjeri materijala sa Sveučilišta Monash u Australiji osmislili su metodu za proizvodnju grafenskih superkondenzatora koji imaju jednaku gustoću energije kao olovna baterija ispod haube vašeg automobila. Ne samo da su ovi superkondenzatori otprilike 10 puta energetski gušći od komercijalnih uređaja, već je i način proizvodnje grafena unutar superkondenzatora nov. Inženjeri kažu da su koristili postupak koji je sličan tradicionalnoj proizvodnji papira - te da se mogao lako i isplativo povećati za komercijalnu proizvodnju grafena i superkapa na bazi grafena.

Superkondenzatori su u osnovi male baterije koje se mogu gotovo trenutno napuniti i isprazniti. Iako to rezultira vrlo velikom gustoćom snage (puno vata), njihova gustoća energije je općenito vrlo niska (vat-sati). Za konvencionalni superkondenzator govorimo o gustoći snage koja je 10-20 puta veća od uobičajene litij-ionske ili olovno-kisele baterije - ali s druge strane, gustoća energije je 10-20 puta gora. Ukratko, superkondenzatori su fantastični kad vam treba kratki nalet energije - poput brzog naleta ubrzanja od sustav rekuperacije kinetičke energije automobila (KERS) - ali beskoristan za napajanje svakodnevne potrošačke elektronike, poput vašeg pametnog telefona.

Graphene

Graphene bi, međutim, mogao sve to promijeniti. Količina energije koju pohranjuje elektrokemijski kondenzator usko je povezana s količinom elektrolita koji nosi naboj, a koji kontaktira elektrode. Što je veća površina elektroda, to se više iona koji nose naboj mogu adsorbirati (pričvrstiti) na elektrode, čime se u sebi čuva više energije. Vjerojatno možete vidjeti kamo ovo ide. Budući da je grafen najtanja poznata tvar, sposoban je pružiti zapanjujuće veliku površinu; negdje oko tisuću četvornih metara (to je više teniskih terena) po gramu. Površina je toliko velika da bi se grafen mogao koristiti za stvaranje superkondenzatora koji premošćuju ogroman jaz gustoće energije između superkapa i baterija, a da pritom i dalje zadrže ogromnu gustoću snage.

To je teorija u svakom slučaju. Problem je, naravno, kao i kod svega grafena, što je i dalje vrlo teško masovno proizvoditi grafen komercijalne klase. Inženjeri Monasha tvrde da su taj problem riješili, koristeći postupak zasnovan na rješenju koji je 'sličan onome koji se koristi u tradicionalnom izradi papira'. U osnovi započinju s grafitnim (grafen) oksidom, koji se pomoću otopine hidrazina i amonijaka reducira u grafenske pahuljice niskog stupnja. Zatim se smjesi dodaju elektrolit i otapalo. Kako se smjesa suši, isparljivo otapalo isparava, uzrokujući kapilarno djelovanje usisavanja grafenskih ljuskica, s elektrolitom zaglavljenim između svake pahuljice. Na kraju inženjerima ostaje nešto što nalikuje crnom listu papira - milijuni slojeva grafena, s zaključanim nakupinama elektrolita koji nosi naboj.

Graphene

Kapilarno djelovanje usisava grafenske pahuljice, stvarajući gustu strukturu sličnu papiru

Kada se pretvori u elektrokemijski kondenzator, ovaj materijal sličan papiru ima volumetrijsku gustoću energije od gotovo 60 vat-sati po litri (Wh / l), što je otprilike usporedivo s olovnom baterijom. Zadržava oko 90% kapaciteta nakon 50 000 ciklusa punjenja / pražnjenja, a zadržava čak 90% punjenja nakon 300 sati.

Dan Li, profesor koji je vodio posao, kaže: „Stvorili smo makroskopski grafenski materijal koji predstavlja korak više od onoga što je prethodno postignuto. Gotovo je u fazi prelaska iz laboratorija u komercijalni razvoj. ' Nema riječi o tome kada će se ovi grafenski kondenzatori pojaviti na tržištu, ali kemijska redukcija grafitnog oksida temeljena na otopini jedan je od najvjerojatnijih putova za komercijalizaciju grafena.

Copyright © Sva Prava Pridržana | 2007es.com