Суперконденсаторы, известные своими возможностями быстрого хранения и высвобождения энергии, играют решающую роль в возобновляемой энергетике и сохранении окружающей среды. Последние достижения, такие как разработка кислородных вакансий, значительно улучшили электрохимические характеристики оксидов металлов, сделав их более эффективными для электродов суперконденсаторов. Новое исследование демонстрирует этот прогресс, подчеркивая потенциал этих материалов в совершенствовании технологии суперконденсаторов. Фото: издательство высшего образования.
Суперконденсаторы, также известные как ультраконденсаторы или электрические двухслойные конденсаторы (EDLC), представляют собой современные устройства хранения энергии с уникальными характеристиками. В отличие от традиционных батарей, суперконденсаторы хранят энергию за счет электростатического разделения зарядов на границе между электролитом и электродом с большой площадью поверхности. Этот механизм позволяет быстро накапливать и высвобождать энергию, позволяя суперконденсаторам обеспечивать мощные импульсы и обеспечивать исключительный срок службы.
Суперконденсаторы играют ключевую роль в сфере возобновляемых источников энергии и охраны окружающей среды. В контексте возобновляемой энергетики суперконденсаторы служат важнейшими компонентами систем хранения и доставки энергии. Их способность быстро хранить и высвобождать энергию делает их хорошо подходящими для сглаживания перебоев в работе источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия, обеспечивая стабильное и надежное энергоснабжение.
В области охраны окружающей среды суперконденсаторы превосходят традиционные устройства хранения энергии. Их длительный срок службы, возможность быстрой зарядки/разрядки и снижение воздействия на окружающую среду делают их экологически безопасным выбором. Кроме того, их применение в электромобилях и гибридных системах способствует переходу к более чистому транспорту, согласуясь с глобальными усилиями по сокращению выбросов углекислого газа и борьбе с изменением климата. В целом, суперконденсаторы вносят значительный вклад в развитие устойчивых энергетических решений и экологически безопасных методов.
Достижения в области суперконденсаторных технологий
В настоящее время разработка кислородных вакансий широко признана как мощная стратегия улучшения электрохимических характеристик оксидов металлов в области суперконденсаторов. В недавнем исследовании команды профессора Цзяньцян Би NiFe2О4−δхарактеризующийся обилием кислородных вакансий, был успешно синтезирован посредством последующего процесса термообработки в слое активированного угля на основе гидротермально синтезированного NiFe.2О4. Тщательная обработка позволила получить NiFe.2О4−δкоторый продемонстрировал превосходную проводимость и заметное увеличение емкости в 3,7 раза по сравнению с его NiFe2О4 аналог.
Это наблюдаемое улучшение электрохимических свойств подчеркивает ключевую роль, которую играют кислородные вакансии в оптимизации характеристик оксидов металлов. Результаты их исследования убедительно подтверждают мнение о том, что преднамеренное введение кислородных вакансий имеет существенные перспективы для улучшения электрохимических свойств оксидов металлов, тем самым позиционируя их как многообещающие материалы для электродов суперконденсаторов. Это новое понимание открывает возможности для потенциальных применений в области хранения энергии, демонстрируя значительное влияние технологии кислородных вакансий на разработку высокопроизводительных суперконденсаторов.
Ссылка: «Никель-феррит, созданный с использованием активированного угля, индуцированного кислородными вакансиями, с повышенной проводимостью для применения в суперконденсаторах», Сичэн Гао, Цзяньцян Би, Линьцзе Мэн, Лулин Се и Чэнь Лю, 25 августа 2023 г., Границы химической науки и техники.
DOI: 10.1007/s11705-023-2352-6
В исследовательскую группу профессора Цзяньцян Би также входят Сичэн Гао, Линьцзе Мэн, Лулин Се и Чэнь Лю из Шаньдунского университета, Китай. Их исследование было любезно поддержано крупными проектами фундаментальных исследований Шаньдунского фонда естественных наук, Проектом развития науки и технологий Шаньдуна и Фондом естественных наук Шаньдуна.