Российские учёные сделали ещё одно открытие, которое может приблизить появление «идеальных» источников питания для носимой электроники. Речь идёт о суперконденсаторах, которые по совокупности качеств выглядят привлекательнее классических аккумуляторов. В последнем опубликованном исследовании учёные из Сколтеха и МГУ показали, что увеличивать емкость суперконденсаторов можно с помощью легирования графена кислородом.
Иллюстрация Сколтех
Ранее учёные провели серию экспериментов, в ходе которой модифицировали поверхности углеродных электродов с помощью атомов азота. Встроенные в углеродную решётку атомы азота существенно повысили электрохимические характеристики модифицированной поверхности. Это означает, что открывается возможность повысить ёмкость заряда суперконденсаторов и, что важно, без ущерба для электролита (без ухудшения в процессе циклов заряда/разряда). Встроенные в углеродную решётку атомы неспособны «отравить» электролит ― безвозвратно изменить его химический состав.
В новой серии экспериментов с легированием углеродной решётки сторонними элементами учёные использовали кислородную плазму как чистую, так и с содержанием азота. Выяснилось, что предложенный процесс позволяет вставлять в углеродную решётку атомы кислорода и одновременно атомы азота, если азот добавлялся в газовую смесь в камере горения.
Измерение электрохимических характеристик модифицированных поверхностей электродов (углеродных структур) показало, что использование для легирования исключительно кислорода существенно повышало значение электрохимической ёмкости материала. Кислород в ряде случаев оказался более перспективным веществом для улучшения свойств суперконденсаторов, чем азот или смеси из этих газов.
Изображение углеродных наностенок со сканирующего электронного микроскопа, возможное положение гетероатомов кислорода и азота, электрохимические характеристики модифицированной поверхности (Сколтех)
Кроме того, легирование кислородом углеродной структуры с помощью кислородной плазмы ― это довольно простой технологический процесс, который окажется недорогим при массовом производстве суперконденсаторов, если до этого дойдёт.
Источник:
