Forbedrede superkondensatorer til superbatterier, elektriske køretøjer

Forskere ved University of California, Riverside har udviklet en ny rutheniumoxidforankret nanocarbongrafenskumarkitektur i nanometerskala, der forbedrer ydeevnen af ​​superkondensatorer, en udvikling, der kan betyde hurtigere acceleration i elektriske køretøjer og længere batterilevetid i bærbar elektronik.

Forskerne fandt ud af, at superkondensatorer, en energilagringsenhed som batterier og brændselsceller, baseret på overgangsmetaloxid modificeret nanocarbon grafenskumelektrode kunne arbejde sikkert i vandig elektrolyt og levere to gange mere energi og kraft sammenlignet med superkondensatorer, der er kommercielt tilgængelige i dag.

Skumelektroden blev cyklet over 8, 000 gange uden falmning i ydeevnen. Resultaterne blev beskrevet i et nyligt offentliggjort papir, "Hydroholdige rutheniumoxid-nanopartikler forankret til grafen og kulstofnanorør hybridskum til superkondensatorer, " i tidsskriftet Nature Videnskabelige rapporter .

Papiret er skrevet af kandidatstuderende Wei Wang; Cengiz S. Ozkan, en mekanisk ingeniørprofessor ved UC Riverside's Bourns College of Engineering; Mihrimah Ozkan, en elektroingeniør professor; Francisco Zaera, en kemiprofessor; Ilkeun Lee, en forsker i Zaeras laboratorium; og andre kandidatstuderende Shirui Guo, Kazi Ahmed og Zachary Favors.

Superkondensatorer (også kendt som ultrakondensatorer) har fået stor opmærksomhed i de seneste år på grund af deres ultrahøje opladnings- og afladningshastighed, fremragende stabilitet, lang levetid og meget høj effekttæthed.

Disse egenskaber er ønskelige til mange anvendelser, herunder elektriske køretøjer og bærbar elektronik. Imidlertid, superkondensatorer må kun tjene som selvstændige strømkilder i systemer, der kræver strømforsyning i mindre end 10 sekunder på grund af deres relativt lave specifikke energi.

Et team ledet af Cengiz S. Ozkan og Mihri Ozkan ved UC Riverside arbejder på at udvikle og kommercialisere nanostrukturerede materialer til superkondensatorer med høj energitæthed.

Høj kapacitans, eller evnen til at lagre en elektrisk ladning, er afgørende for at opnå højere energitæthed. I mellemtiden for at opnå en højere effekttæthed er det afgørende at have et stort elektrokemisk tilgængeligt overfladeareal, høj elektrisk ledningsevne, korte ion-diffusionsveje og fremragende grænsefladeintegritet. Nanostrukturerede aktive materialer giver et middel til disse formål.

"Udover høj energi og effekttæthed, det designede grafenskumelektrodesystem demonstrerer også en nem og skalerbar bindemiddelfri teknik til fremstilling af højenergi superkondensatorelektroder, " sagde Wang. "Disse lovende egenskaber betyder, at dette design kan være ideelt til fremtidige energilagringsapplikationer."