Kulstof doteret med nitrogen forbedrer lagringskapaciteten af ​​superkondensatorer dramatisk

(Phys.org) – Et team af forskere, der arbejder i Kina, har fundet en måde til dramatisk at forbedre energilagringskapaciteten af ​​superkondensatorer – ved at dope kulstofrør med nitrogen. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , holdet beskriver deres proces og hvor godt de nyudviklede superkondensatorer fungerede, og deres mål om en dag at hjælpe superkondensatorer med at konkurrere med batterier.

Som et batteri, en kondensator er i stand til at holde en ladning, i modsætning til et batteri, imidlertid, det er i stand til at blive opladet og afladet meget hurtigt – ulempen ved kondensatorer er, at de ikke kan holde nær så meget opladning pr. kilogram som batterier. Arbejdet fra holdet i Kina er et skridt i retning af at øge mængden af ​​ladning, der kan holdes af superkondensatorer (kondensatorer, der har meget højere kapacitans end standardkondensatorer - de anvender generelt kulstofbaserede elektroder) - i dette tilfælde, de rapporterer om en tredobling ved hjælp af deres nye metode - og bemærker også, at deres superkondensator var i stand til at lagre 41 watt-timer per kilogram og kunne levere 26 kilowatt per kilogram til en enhed.

Den nye superkondensator blev lavet ved først at danne en skabelon lavet af rør af silica. Holdet dækkede derefter indersiden af ​​rørene med kulstof ved hjælp af kemisk dampaflejring og ætset derefter silicaen væk, efterlader kun kulstofrørene, hver ca. 4 til 6 nanometer i længden. Derefter, kulstofrørene var doteret med nitrogenatomer. Elektroder blev lavet af det resulterende materiale ved at presse det i pulverform til et grafenskum. Forskerne rapporterer, at dopingen hjalp med kemiske reaktioner i superkondensatoren uden at forårsage ændringer i dens elektriske ledningsevne, hvilket betød, at den stadig var i stand til at oplade og aflade lige så hurtigt som konventionelle supercapcitors. Den eneste forskel var den dramatisk øgede lagerkapacitet.

På grund af den enorme stigning i lagerkapacitet, holdet mener, at de er på vej til at bygge en superkondensator, der kan konkurrere direkte med batterier, måske endda lithium-ion-batterier. De bemærker, at det ville betyde at kunne oplade en telefon på få sekunder. Men før det kan ske, holdet søger at industrialisere deres nuværende nye superkondensator, for at tillade dens brug i faktiske enheder.

© 2015 Phys.org