(PhysOrg.com) -- Omschakeling naar hernieuwbare energiebronnen zoals wind en zon is slechts een kwestie van tijd. Omdat wind- en zonnestraling in sterkte variëren, de toename van hernieuwbare energiebronnen zal aanzienlijke schommelingen in het elektriciteitsnet veroorzaken. Deze moeten worden opgevangen door energieopslagsystemen. Aan deze behoefte kan worden voldaan door een apparaat dat bekend staat als een supercondensator.

John Q. Xiao en zijn team aan de Universiteit van Delaware (Newark, VS) hebben nu een nieuw proces ontwikkeld voor de productie van elektroden gemaakt van nikkeloxide/nikkel-nanocomposieten voor elektrochemische supercondensatoren. Zoals de onderzoekers rapporteren in het tijdschrift Angewandte Chemie , hun proces is eenvoudig en kosteneffectief, en kan worden opgeschaald voor de industrie.

Supercondensatoren combineren de voordelen van conventionele condensatoren en batterijen:zoals een condensator, ze kunnen op aanvraag snel hoge stroomdichtheden leveren; als een batterij, ze kunnen een grote hoeveelheid elektrische energie opslaan. Supercondensatoren bestaan ​​uit elektrochemische dubbellagen op elektroden wanneer ze worden bevochtigd met een elektrolyt. Wanneer er een spanning wordt aangelegd, ionen van tegengestelde polariteit verzamelen zich bij beide elektroden, het vormen van fluisterdunne zones van immobiele ladingsdragers.

Het probleem is dat de meeste processen voor de productie van de vereiste nanogestructureerde elektroden ofwel te gevoelig zijn om op industriële schaal te werken, ofwel de toevoeging van stoffen vereisen die later de functie van de elektroden verstoren. Soms is de elektrische weerstand van de materialen te hoog. Het team van Xiao heeft nu een nieuw proces ontwikkeld voor de productie van elektroden uit een nikkeloxide/nikkel nanocomposiet dat deze obstakels kan overwinnen.

De wetenschappers produceren eerst nikkel nanodeeltjes. Hoogkokende polyalcoholen, bekend als polyolen, dienen als reactiemedium. Deze bedekken de groeivlakken van de entkristallen, kleine bolvormige deeltjes vormen. De nanodeeltjes worden vervolgens samengeperst tot pellets en op één zijde van een zeer dun platinavel gedeponeerd, die later fungeert als de huidige collector. Uitgloeien bij 250 °C vormt een laag nikkeloxide (NiO) rond de pellet, dat is de werkelijke actieve laag van de supercondensator. Dit resulteert in compacte, stal, zeer poreuze Ni/NiO-elektroden die geen ondersteuning nodig hebben. Kaliumhydroxide dient als elektrolyt.

Tijdens het laadproces, OH ^– ionen zijn gebonden aan het NiO, elektronen afgeven. Het proces wordt omgekeerd wanneer de opgeslagen elektrische energie als stroom wordt afgenomen. De hoge korreligheid geeft het materiaal een groot binnenoppervlak, zorgen voor goede diffusieroutes voor de ionen. Tegelijkertijd, het geleidende netwerk van de metaaldeeltjes blijft behouden, wat belangrijk is voor een hoge elektrische geleidbaarheid. Deze kenmerken zijn de reden voor de verrassend hoge capaciteit van de elektroden en hun hoge vermogensdichtheid en stroomdichtheid tijdens de laad-/ontlaadcycli.