Een groep wetenschappers van Skoltech en Lomonosov Moscow State University (MSU) toonde aan dat stikstof niet het enige element is dat kan helpen de specifieke capaciteit van supercondensatoren te verbeteren.

De vooruitgang van hernieuwbare energiebronnen vraagt ​​om nieuwe materialen met verbeterde elektrochemische prestaties. Elektroden in elektrochemische stroombronnen zijn meestal gemaakt van koolstof. De eigenschappen van koolstoffen worden verbeterd met behulp van een hele reeks oppervlaktemodificatietechnieken, zoals het toevoegen van metaaloxiden, het creëren van meerlaagse coatings of het vergroten van het specifieke oppervlak. Het opnemen van de doteringsatomen van stikstof, fluor, chloor en andere elementen in het koolstofrooster is een recente trend in oppervlaktemodificatie die de elektrochemische eigenschappen van het materiaal drastisch verandert zonder de elektrolytoplossing te 'vervuilen' tijdens het laden en ontladen.

Eerder, Wetenschappers van Skoltech toonden aan dat het inbedden van stikstof in het koolstofrooster de elektrochemische capaciteit vermenigvuldigt. Onlangs, hetzelfde team van het Skoltech Center for Design, Manufacturing and Materials (CDMM) en hun collega's van MSU hebben gekeken naar het effect van stikstof- en zuurstofheteroatomen op de elektrochemische eigenschappen van het materiaal.

"We hebben het oppervlak van de koolstofmaterialen aangepast met behulp van DC-plasma in een atmosfeer van stikstof, zuurstof, en hun mengsel, om zuurstof- en stikstofatomen in het koolstofrooster te implanteren. Door de plasma-inhoud te veranderen, men kan oppervlaktefunctionalisering controleren, " legt Stanislav Evlashin uit, de eerste auteur van het artikel en een senior onderzoeker bij Skoltech.

Het wijzigen van het koolstofrooster door andere atomen verstoort de structuur en maakt het minder 'perfect, ' wat leidt tot een verandering in de elektrochemische eigenschappen.

Elektrochemische metingen in een zuur medium onthulden het hoogste zuurstofgehalte en de hoogste elektrochemische capaciteit in de monsters gemodificeerd in zuurstofplasma. De resultaten van de studie suggereren dat stikstof niet de enige versterker is van de specifieke capaciteit van de supercondensatoren en dat zuurstof soms zelfs effectiever is. De wetenschappers schrijven het resultaat zowel toe aan oppervlaktefunctionalisering (d.w.z. het verlenen van nieuwe eigenschappen aan het oppervlak) als aan de veranderingen in het kristalrooster. In tegenstelling tot stikstof, zuurstof is veel gemakkelijker in het kristalrooster in te brengen.

De bevindingen van de wetenschappers zullen bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe generatie supercondensatoren.