Forskere fremmer forståelsen af ​​energilagringsmekanismer i superkondensatorer

Et internationalt hold af materialeforskere inklusive Drexel University's Dr. Yury Gogotsi har givet ingeniørverdenen et bedre kig på de indre funktioner af superkondensatorernes elektroder – den lave pris, lette energilagringsenheder, der bruges i mange elektronikker, transport og mange andre applikationer. I et stykke offentliggjort i 4. marts-udgaven af Naturmaterialer, Gogotsi, og hans samarbejdspartnere fra universiteter i Frankrig og England, tage endnu et skridt mod at finde en løsning på verdens efterspørgsel efter bæredygtige energikilder.

Gogotsi, en professor i Drexel's College of Engineering og direktør for A.J. Drexel Nanoteknologisk Institut, sammen med Mathieu Salanne, Céline Merlet og Benjamin Rotenberg fra Université Paris 06, Paul A. Madden fra Oxford University og Patrice Simon og Pierre-Louis Taberna fra Université Paul Sabatier. Det, gruppen har produceret, er det første kvantitative billede af strukturen af ​​ionisk væske absorberet inde i uordnede mikroporøse carbonelektroder i superkondensatorer. Superkondensatorer har evnen til at lagre og levere mere strøm end batterier; i øvrigt, de kan holde i op til en million opladnings-afladningscyklusser. Disse karakteristika er væsentlige på grund af den intermitterende karakter af vedvarende energiproduktion.

Ifølge forskerne, den fremragende ydeevne af superkondensatorer skyldes ionadsorption i porøse kulstofelektroder. Den molekylære mekanisme for ionadfærd i porer mindre end en nanometer-en milliardtedel af en meter - forbliver dårligt forstået. Den mekanisme, der foreslås i denne forskning, åbner døren for design af materialer med forbedrede energilagringsevner.

Forfatterne foreslår, at for at bygge højere ydeevne materialer, forskere bør vide, om stigningen i energilagring kun skyldes en stor overflade, eller om porestørrelse og geometri også spiller en rolle. Resultaterne af denne undersøgelse giver vejledning til udvikling af bedre elektrisk energilagringsenheder, der i sidste ende vil muliggøre bred udnyttelse af vedvarende energikilder.

"Dette gennembrud i forståelsen af ​​energilagringsmekanismer blev muligt på grund af samarbejde mellem forskergrupper fra fire universiteter i tre lande, "Sagde Gogotsi." Desuden er holdet brugte kulstofstrukturmodeller udviklet af vores kolleger Dr. Jeremy Palmer og Dr. Keith Gubbins fra North Carolina State University. Dette er en klar demonstration af vigtigheden af ​​samarbejde mellem forskere, der arbejder i forskellige discipliner og endda i forskellige lande."