США: Получен «активированный» оксид графита, улучшающий характеристики суперконденсаторов

17.05.11 | Рубрика: Альтернативные источники тока. Просмотры: 1 695

Американские инженеры нашли способ получения «активированного» оксида графита — пористого углеродного материала, который будет использоваться в суперконденсаторах.

Суперконденсаторы (ионисторы) выполняют те же функции, что и аккумуляторы, но имеют совершенно иной принцип действия. Традиционные химические источники тока запасают и высвобождают энергию довольно медленно, а ионисторы, работа которых никак не связана с химическими реакциями, хранят заряд на границе раздела электрода и электролита и дают, напротив, очень высокую скорость зарядки и разрядки. При этом ионисторы серьёзно уступают аккумуляторам по плотности энергии.

Поры в электродном материале увеличивают площадь поверхности, с которой может взаимодействовать электролит, автоматически повышая объём запасаемой энергии. Чтобы придать порошку оксида графита нужные свойства, американцы помещали его в обычную микроволновую печь. После минутного облучения объём образца значительно увеличивался, и образовавшийся чёрный рыхлый порошок переносили в водный раствор гидроксида калия. Через несколько часов, потраченных на перемешивание, жидкость фильтровали, получая сухой порошок, обработанный KOH. На заключительном этапе эту заготовку нагревали до 800?C в атмосфере аргона.

«Гидроксид калия реструктурирует материал, создавая трёхмерную пористую конструкцию, — рассказывает руководитель исследования Родни Руофф (Rodney Ruoff) из Техасского университета в Остине. — Каждая её стенка имеет атомарную толщину, а площадь поверхности «активированного» оксида графита доходит до 3 100 м?/г [два грамма, заметим, по площади поверхности будут эквивалентны футбольному полю]. Материал также отличается высокой удельной электропроводностью». Диаметр большей части пор в готовых образцах попадает в интервал 0,6–5 нм.

В экспериментах суперконденсатор, построенный с использованием нового электродного материала, показал завидные гравиметрические (весовые) ёмкость и плотность энергии, причём последняя приближалась к показателям свинцово-кислотных аккумуляторов. После 10 000 циклов зарядки/разрядки «активированный» оксид графита продолжал работать на 97% исходной ёмкости.

Технология получения пористого материала, как уверяют авторы, легко масштабируется и полностью готова к внедрению на крупных предприятиях.

Полная версия отчёта опубликована в журнале Science.

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА