Pequeñas abolladuras en la superficie del grafeno aumentan enormemente su potencial como supercondensador. Aún mejor, puede estar hecho de dióxido de carbono.
Un científico de materiales de la Universidad Tecnológica de Michigan inventó un enfoque novedoso para tomar dióxido de carbono y convertirlo en grafeno 3-D con microporos en su superficie. El proceso es el foco de un nuevo estudio publicado en la American Chemical Society Materiales e interfaces aplicados .
La conversión de dióxido de carbono en materiales útiles generalmente requiere un alto aporte de energía debido a su ultra alta estabilidad. Sin embargo, el profesor de ciencias de materiales Yun Hang Hu y su equipo de investigación crearon una reacción de liberación de calor entre el dióxido de carbono y el sodio para sintetizar la superficie 3-D-grafeno microporoso.
"el grafeno microporoso de superficie tridimensional es un material completamente nuevo", dice Hu, explicando que la superficie del material está marcada con microporos y se pliega en mesoporos más grandes, que aumentan el área de superficie disponible para la adsorción de iones electrolíticos ".sería un excelente material de electrodo para dispositivos de almacenamiento de energía "
Supercondensadores Holey
Básicamente, un material supercondensador necesita almacenar y liberar una carga. El factor limitante es la rapidez con que los iones pueden moverse a través del material.
Las propiedades supercapacitivas de la estructura única del grafeno microporoso de superficie tridimensional lo hacen adecuado para elevadores, autobuses, grúas y cualquier aplicación que requiera un ciclo de carga / descarga rápido. Los supercondensadores son un tipo importante de dispositivo de almacenamiento de energía y han sidoampliamente utilizado para sistemas de frenado regenerativos en vehículos híbridos.
Los supercondensadores comercializados actuales emplean carbón activado utilizando franjas de microporos para proporcionar una acumulación de carga eficiente. Sin embargo, los iones de electrolitos tienen dificultades para difundirse en oa través de los microporos profundos del carbón activado, lo que aumenta el tiempo de carga.
"El nuevo grafeno microporoso de superficie tridimensional resuelve esto", dice Hu. "Los mesoporos interconectados son canales que pueden actuar como un depósito de electrolitos y los microporos de superficie adsorben iones de electrolitos sin necesidad de extraer los iones en el interior del microporo."
El mesoporo es como un puerto y los iones de electrolitos son barcos que pueden atracar en los microporos. Los iones no tienen que viajar una gran distancia entre la navegación y el atraque, lo que mejora enormemente los ciclos de carga / descarga que pueden atravesar.Como resultado, el material exhibió una capacidad de área ultraalta de 1.28 F / cm2, lo que se considera una excelente capacidad de velocidad, así como una excelente estabilidad de ciclo para los supercondensadores.
desde aire fino
Para sintetizar el material a partir del dióxido de carbono, el equipo de Hu agregó dióxido de carbono al sodio, seguido de un aumento de la temperatura a 520 grados Celsius. La reacción puede liberar calor en lugar de requerir un aporte de energía.
Durante el proceso, el dióxido de carbono no solo forma láminas de grafeno en 3-D, sino que también excava los microporos. Las pequeñas abolladuras tienen solo 0,54 nanómetros de profundidad en las capas superficiales de grafeno.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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