Исследователи изготовили графеновые суперконденсаторы со встроенным механизмом повышения температуры для улучшения накопления энергии.
При низких температурах диффузия ионов электролита ухудшается, что серьезно ограничивает электрохимические характеристики суперконденсатора. Ученые из Китайской академии наук смогли решить эту проблему путем добавления в структуру устройства материала с отличными солнечными тепловыми свойствами.
Команда создала композитный электрод на основе графеновых пленок, в которые были равномерно вставлены полипиррольные сегменты методом импульсного электроосаждения. Благодаря этим включениям материал способен нагреваться под действием света.
Тесты показали, что при понижении температуры до -30°C, электрохимические характеристики суперконденсаторов не ухудшались, если на них попадало солнечное излучение интенсивностью 1 кВт/м2, поскольку включения из полипиррола нагревали пленки до комнатной температуры. Более того, при температуре 15°С поверхность устройств нагревалась до 45°С при аналогичном воздействии света.
После повышения температуры электродов оптимизированная структура пор и повышенная скорость диффузии ионов электролита увеличили емкость накопления энергии в 4,8 раза. Кроме того, поскольку твердый электролит был хорошо защищен, даже после 10 000 циклов зарядки/разрядки емкость суперконденсаторов составила 85,8% от начального уровня.
Ранее мы также сообщали о разработке вещества, которое при нанесении на поверхность обычного красного кирпича превращает его в суперконденсатор.
текст: Илья Бауэр, фото: ТПУ, Institutes of Physical Science of the Chinese Academy of Sciences