Los supercondensadores pueden almacenar más energía y son preferibles que las baterías porque pueden cargarse más rápido, principalmente debido a las nanohojas de grafeno verticales VGN que son más grandes y están más juntas. Las VGN son redes tridimensionales de nanomateriales de carbono que crecenen filas de láminas verticales, proporcionando una gran área de superficie para una mayor capacidad de almacenamiento de carga. También llamadas nanowalls de carbono o nanoflakes de grafeno, las VGN ofrecen una promesa en sistemas de almacenamiento de energía de alta potencia, celdas de combustible, sensores biológicos y dispositivos magnéticos, entre otros.
El uso de VGN como material para electrodos supercondensadores ofrece ventajas debido a sus propiedades intrigantes, como una nanoarquitectura porosa interconectada, excelente conductividad, alta estabilidad electroquímica y su conjunto de nanoelectrodos. Las ventajas de los VGN se pueden mejorar dependiendo de cómo crezca el material, tratados y preparados para trabajar con electrolitos.
"El rendimiento de un supercondensador no solo depende de la geometría del material del electrodo, sino que también depende del tipo de electrolito y su interacción con el electrodo", dijo Subrata Ghosh del Centro Indira Gandhi de Investigación Atómica en el Instituto Nacional Homi Bhabha."Para mejorar la densidad de energía de un dispositivo, la mejora potencial de la ventana [eléctrica] será un factor clave".
En un artículo publicado esta semana en el Revista de Física Aplicada , de AIP Publishing, Ghosh y un equipo de investigadores descubrieron formas de mejorar las propiedades de supercapacidad del material.
Según el modelo, las VGN deberían poder proporcionar capacidades de almacenamiento de alta carga, y la comunidad científica está tratando de desbloquear las claves para alcanzar los niveles de eficiencia que están disponibles en teoría. Las mejoras necesarias para ser viables incluyen, por ejemplo, una mayor capacidadpor unidad de material, mayor retención, menor resistencia interna y mayores rangos de voltaje electroquímico ventanas de potencial operativo.
"Nuestra motivación fue mejorar el rendimiento de VGN", dijo Ghosh. "Hemos tomado dos estrategias. Una es inventar un nuevo electrolito y otra es mejorar la estructura de VGN mediante la activación química. La combinación de ambos mejora notablemente el rendimiento de almacenamiento de carga"
El equipo investigador trató los VGN con hidróxido de potasio KOH para activar los electrodos y luego permitió que los electrodos tratados interactuaran con un electrolito híbrido, probando la formación de la doble capa eléctrica en la interfaz electrodo / electrolito. También examinaron la morfología, humectabilidad superficial, eficiencia columbica y capacitancia de área de VGN.
El nuevo electrolito que crearon es un híbrido que combina las ventajas de los electrolitos acuosos y orgánicos para una nueva versión organo-acuosa híbrida que trabaja para aumentar el rendimiento del supercondensador de VGN. Usando una sal orgánica, tetrafluoroborato de tetraetilamonio TEABF4, en un ácidosolución acuosa de ácido sulfúrico H2SO4, crearon un electrolito que extendió la ventana operativa del dispositivo.
La mejora de la arquitectura VGN se asoció con el proceso de activación de KOH, que injertó el grupo funcional de oxígeno en el electrodo, mejoró la humectabilidad del electrodo, redujo la resistencia interna y proporcionó una mejora de cinco veces en la capacitancia de los VGN. El enfoque de activación en el papel puedese aplicará a otros dispositivos supercondensadores basados en nanoarquitectura, dijo Ghosh.
"Los electrolitos acuosos y orgánicos se usan ampliamente, pero tienen sus propias ventajas y desventajas", dijo. "De ahí surge el concepto de electrolito híbrido".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :