Een internationaal team van materiaalonderzoekers, waaronder Dr. Yury Gogotsi van de Drexel University, heeft de technische wereld een beter inzicht gegeven in de innerlijke functies van de elektroden van supercondensatoren - de goedkope, lichtgewicht energieopslagapparaten die in veel elektronica worden gebruikt, transport en vele andere toepassingen. In een stuk gepubliceerd in de editie van 4 maart van natuur materialen, Gogotsi, en zijn medewerkers van universiteiten in Frankrijk en Engeland, een nieuwe stap zetten om een ​​oplossing te vinden voor de wereldwijde vraag naar duurzame energiebronnen.

Gogotsi, een professor in Drexel's College of Engineering en directeur van de A.J. Drexel Nanotechnologie Instituut, samen met Mathieu Salanne, Céline Merlet en Benjamin Rotenberg van de Université Paris 06, Paul A. Madden van de Universiteit van Oxford en Patrice Simon en Pierre-Louis Taberna van de Université Paul Sabatier. Wat de groep heeft geproduceerd, is het eerste kwantitatieve beeld van de structuur van ionische vloeistof die wordt geabsorbeerd in ongeordende microporeuze koolstofelektroden in supercondensatoren. Supercondensatoren kunnen meer stroom opslaan en leveren dan batterijen; Bovendien, ze kunnen tot een miljoen laad-ontlaadcycli meegaan. Deze kenmerken zijn belangrijk vanwege het intermitterende karakter van de productie van hernieuwbare energie.

Volgens de onderzoekers is de uitstekende prestaties van supercondensatoren zijn te danken aan ionenadsorptie in poreuze koolstofelektroden. Het moleculaire mechanisme van ionengedrag in poriën kleiner dan één nanometer - een miljardste van een meter - blijft slecht begrepen. Het in dit onderzoek voorgestelde mechanisme opent de deur voor het ontwerpen van materialen met verbeterde energieopslagmogelijkheden.

De auteurs suggereren dat om hoogwaardigere materialen te bouwen, onderzoekers moeten weten of de toename van energieopslag alleen te wijten is aan een groot oppervlak of dat de poriegrootte en geometrie ook een rol spelen. De resultaten van deze studie bieden richtlijnen voor de ontwikkeling van betere opslagapparaten voor elektrische energie die uiteindelijk een breed gebruik van hernieuwbare energiebronnen mogelijk zullen maken.

"Deze doorbraak in het begrip van energieopslagmechanismen werd mogelijk door samenwerking tussen onderzoeksgroepen van vier universiteiten in drie landen, "zei Gogotsi. "Bovendien, het team gebruikte koolstofstructuurmodellen die zijn ontwikkeld door onze collega's Dr. Jeremy Palmer en Dr. Keith Gubbins van de North Carolina State University. Dit is een duidelijke demonstratie van het belang van samenwerking tussen wetenschappers die in verschillende disciplines en zelfs in verschillende landen werken."