Рассылка закрыта
При закрытии подписчики были переданы в рассылку "Рецепты здоровья" на которую и рекомендуем вам подписаться.
Вы можете найти рассылки сходной тематики в Каталоге рассылок.
Инженеры создали <<дизайнерский>> углерод для электродов
|
Инженеры создали «дизайнерский» углерод для электродов 2015-05-29 21:24 zimin
Ученые Стэнфордского университета создали новый углеродный материал, который значительно повышает производительность технологий хранения энергии. Инженер Zhenan Bao говорит: «Мы разработали «дизайнерский» углерод, который является одновременно универсальным и управляемым.Наше исследование показывает, что этот материал обладает исключительной способностью к хранению энергии и позволяет осуществить беспрецедентную производительность литий-серных батарей и суперконденсаторов». По словам Bao, новый дизайнерский углерода представляет собой значительное улучшение, по сравнению с обычным активированным углем, недорогим материалом, широко используемым в различных продуктах: фильтров для воды и воздуха и устройствах хранения энергии. Bao: «Много дешевого активированного угля изготавливается из скорлупы кокосовых орехов.Для того, чтобы получить его, производители сжигают кокос при высоких температурах, а затем химически обрабатывают его». Процесс активации создает наноразмерные отверстия или поры, которые увеличивают площадь поверхности углерода, что позволяет стимулировать химические реакции и хранить электрические заряды в большем количестве. Но активированный уголь имеет серьезные недостатки, говорит Бао.Например, существует малая взаимосвязанность между порами, что ограничивает их способность транспортировать электроэнергию. Bao:»При использовании активированного угля, нет никакого способа контролировать подключение пор.Кроме того, много примесей из скорлупы кокосовых орехов и других сырьевых исходных материалов остается в угле. Это не обеспечивает достаточно высокую производительность электронных устройств и приложений хранения энергии». Команда химиков во главе с Bao разработала новый способ синтеза высококачественного углеродистого материала, используя недорогие и незагрязненные химические вещества и полимеры. Процесс начинается с создания гидрогельного полимера, на водной основе с губчатой текстурой, подобной мягких контактных линз. «Гидрогелевые полимеры образуют взаимосвязанный, трехмерный каркас, идеально подходящий для проведения электричества», сказал Бао.«Эта структура также содержит органические молекулы и функциональные атомы, такие как азот, которые позволяют нам настроить электронные свойства углерода». «Углеродные листы образуют 3-D сеть, которая имеет хорошие связи пор и высокую электронную проводимость», говорит соавтор исследования John To.»Мы также добавили гидроксид калия, который химически активируют углеродные листы, увеличения площадь их поверхности». В результат инженеры получили «дизайнерский» углерод, которые может быть доработан для различных приложений. «Мы называем его дизайнерским, поскольку мы можем контролировать его химический состав, размер пор и площадь поверхности, просто изменив тип полимеров и органических линкеров, которые мы используем, или путем регулирования количества тепла, которое мы применяем в процессе изготовления» объясняют разработчики. Например, повышение температуры обработки с 400 градусов по Цельсию) до 900 С приводит к 10-кратному увеличению объема пор. Последующая обработка производит углеродный материал с рекордной площадью поверхности в 4073 квадратных метров на грамм — эквивалент трех американских футбольных полей, упакованных в унции углерода.Максимальная площадь поверхности с обычным активированным углем составляет около 3000 квадратных метров на грамм. «Высокой площадью поверхности имеет важное значение для многих приложений, в том числе электрокатализе, хранении энергии и захвата выбросов углекислого газа с заводов и электростанций», отметил Bao. Чтобы увидеть, как новый материал работает в реальных условиях, исследователи покрыли новым углеродом электроды и установили их в литий-серные батареи и суперконденсаторы. Результаты оказались впечатляющими.Электрическая проводимость улучшилась в три раза, по сравнению с электродами из обычного активированного угля. «Мы также обнаружили, что наш дизайнерский углерод улучшил скорость подачи питания и стабильность электродов», добавил Bao. Тесты были проведенные на литий-серных батарей показали также, что дизайнерский углерод ловит полисульфиды, повышая производительность батареи. «Мы можем легко создать электроды с очень мелкими порами, которые позволяют ионам лития диффундируют через углерода, но предотвратить полисульфиды из выщелачивания», сказал Бао.«Наш материал просто сделать, он относительно дешев и отвечает всем критическим требованиям к предъявляемым к высокопроизводительным электродам». |
| В избранное | ||
