Onderzoekers van de Universiteit van Californië, Riverside heeft een nieuwe, met rutheniumoxide verankerde nanokoolstof grafeenschuimarchitectuur op nanometerschaal ontwikkeld die de prestaties van supercondensatoren verbetert, een ontwikkeling die een snellere acceleratie in elektrische voertuigen en een langere levensduur van de batterij in draagbare elektronica zou kunnen betekenen.

De onderzoekers ontdekten dat supercondensatoren, een energieopslagapparaat zoals batterijen en brandstofcellen, op basis van met overgangsmetaaloxide gemodificeerde nanokoolstof grafeenschuimelektrode zou veilig kunnen werken in waterige elektrolyt en twee keer meer energie en vermogen leveren in vergelijking met supercondensatoren die tegenwoordig in de handel verkrijgbaar zijn.

De schuimelektrode is met succes over 8 gefietst, 000 keer zonder vervaging van de prestaties. De bevindingen werden uiteengezet in een recent gepubliceerd artikel, "Hydrous rutheniumoxide nanodeeltjes verankerd aan grafeen en koolstof nanobuis hybride schuim voor supercondensatoren, " in het tijdschrift Natuur Wetenschappelijke rapporten .

Het papier is geschreven door afgestudeerde student Wei Wang; Cengiz S. Ozkan, een professor werktuigbouwkunde aan het Bourns College of Engineering van UC Riverside; Mihrimah Ozkan, een hoogleraar elektrotechniek; Francisco Zaera, een scheikundeprofessor; Ilkeun Lee, een onderzoeker in het laboratorium van Zaera; en andere afgestudeerde studenten Shirui Guo, Kazi Ahmed en Zachary gunsten.

Supercondensatoren (ook bekend als ultracondensatoren) hebben de afgelopen jaren veel aandacht gekregen vanwege hun ultrahoge laad- en ontlaadsnelheid, uitstekende stabiliteit, lange levensduur en zeer hoge vermogensdichtheid.

Deze kenmerken zijn wenselijk voor veel toepassingen, waaronder elektrische voertuigen en draagbare elektronica. Echter, supercondensatoren mogen alleen dienen als zelfstandige stroombronnen in systemen die vanwege hun relatief lage specifieke energie minder dan 10 seconden stroom nodig hebben.

Een team onder leiding van Cengiz S. Ozkan en Mihri Ozkan van UC Riverside werkt aan de ontwikkeling en commercialisering van nanogestructureerde materialen voor supercondensatoren met hoge energiedichtheid.

Hoge capaciteit, of het vermogen om een ​​elektrische lading op te slaan, is essentieel om een ​​hogere energiedichtheid te bereiken. In de tussentijd, om een ​​hogere vermogensdichtheid te bereiken, is het van cruciaal belang om een ​​groot elektrochemisch toegankelijk oppervlak te hebben, hoge elektrische geleidbaarheid, korte ionendiffusieroutes en uitstekende interfaciale integriteit. Nanogestructureerde actieve materialen bieden een middel om deze doelen te bereiken.

"Naast een hoge energie- en vermogensdichtheid, het ontworpen grafeenschuimelektrodesysteem demonstreert ook een gemakkelijke en schaalbare bindmiddelvrije techniek voor het bereiden van supercondensatorelektroden met hoge energie, Wang zei. "Deze veelbelovende eigenschappen betekenen dat dit ontwerp ideaal zou kunnen zijn voor toekomstige toepassingen voor energieopslag."