Persoonlijke elektronica zoals mobiele telefoons en laptops kunnen een boost krijgen van enkele van de lichtste materialen ter wereld.

Lawrence Livermore-onderzoekers hebben zich tot grafeen-aerogel gewend voor verbeterde opslag van elektrische energie die uiteindelijk zou kunnen worden gebruikt om stroomfluctuaties in het energienetwerk weg te werken.

Het team ontdekte dat op grafeen aerogel gebaseerde supercondensatorelektroden bijzonder nuttig kunnen zijn in de sector van elektrische voertuigen omdat ze een groot oppervlak hebben, goede elektrische geleidbaarheid, chemische inertie en stabiliteit op lange termijn.

Energieopslagsystemen voor elektrische voertuigen stellen bijzonder hoge eisen omdat ze een hoog vermogen en energiedichtheid moeten combineren, fietsbaarheid, veiligheid en lage kosten. Supercondensatoren (ook bekend als ultracondensatoren of elektrische dubbellaagse condensatoren) kunnen helpen om aan deze vereisten te voldoen vanwege hun hoge vermogensdichtheid en uitstekende cyclusstabiliteit.

"Commerciële op koolstof gebaseerde supercondensatoren worden gebruikt om remenergie terug te winnen in tal van voertuigen (auto's, bussen, treinen, etc.) en om de nooduitgangen van de Airbus A380 te openen, Patrick Campbell van LLNL zei. "Onze materialen kunnen de prestaties van deze commerciële supercondensatoren mogelijk met meer dan 100 procent verbeteren."

Vergeleken met traditionele op koolstof gebaseerde supercondensatorelektroden die zijn vervaardigd uit roet en bindmiddelmaterialen, grafeen-aerogels bieden veel voordelen, zoals controle van dichtheid en poriegrootteverdeling, en verhoogde geleidbaarheid door koolstoflinkers tussen de actieve koolstofvellen en de afwezigheid van bindmiddelmaterialen.

Aerogels afgeleid van koolstof en anorganische materialen zijn ontwikkeld bij LLNL en hebben een aantal toepassingen gevonden - van het opvangen van ruimtestof tot het bekleden van de binnenkant van doelen van de National Ignition Facility.

"Grafeen-aerogels zijn een relatief nieuw type aerogel die ideaal zijn voor toepassingen voor energieopslag vanwege hun extreem hoge oppervlakte, uitstekende mechanische eigenschappen en zeer hoge elektrische geleidbaarheid, " zei Campbell. "We hebben verschillende manieren onderzocht om hun energieopslageigenschappen te verbeteren, zoals het verhogen van de elektrodedichtheid door mechanische compressie. De niet-covalente modificatiestrategie is gewoon een andere manier om de opslagcapaciteit voor elektrische energie te vergroten."

Terwijl het gebruik in persoonlijke elektronica of andere krachtige toepassingen waar de energie moet worden opgeslagen en zeer snel moet worden vrijgegeven, nog moet worden getest, de vooruitzichten zijn veelbelovend, zei Jürgen Biener, De teamleider van LLNL.

Het onderzoek zal verschijnen als het omslagartikel in het nummer van 14 november van de Journal of Materials Chemistry A . Andere Livermore-onderzoekers die bij het project betrokken zijn, zijn onder meer Brandon Wood, Marcus Worsley en Ted Baumann.