Новый вид суперконденсаторов без углерода создан учеными

10.10.2016, 15:53 Наука

Все суперконденсаторы в настоящее время используют компоненты, изготовленные из углерода, производство которых требует высоких температур и агрессивных химических веществ.

Инженеры Массачусетского технологического института впервые разработал суперконденсатор, которая не использует углерода и может бы производить больше энергии, чем аналогичные устройства, изготовленные по этой технологии. Ведущий разработчик Mircea Dinca говорит: «Мы обнаружили совершенно новый класс материалов для суперконденсаторов».

Dinca и его коллеги в течение многих лет класс изучали металлорганические каркасы, или MOFs, чрезвычайно пористые, губчатые структуры. Эти материалы имеют чрезвычайно большую площадь поверхности, гораздо больше, чем углеродные материалы, что является важной характеристикой для суперконденсаторов, производительность которого зависит от их площади поверхности. Однако MOFs имеют существенный недостаток для таких применений: они не очень электропроводящи.

«Одной из наших долгосрочных целей было — сделать эти материалы электропроводящими», поясняет Dinca.» Материал проявляют необходимую характеристику для таких электродов, которая проявляется в том, что он очень хорошо проводит ионы (атомы или молекулы, которые несут чистый электрический заряд). Все суперконденсаторы сегодня сделаны из углерода.»Они используют углеродные нанотрубки, графен, активированный уголь, все формы, но больше ничего, кроме углерода. Таким образом, это первый неуглеродный, двойной электрический суперконденсатор».

Ученые говорят, что суперконденсаторы, с их способностью сохранять относительно большое количество энергии, могли бы играть важную роль в использовании возобновляемых источников энергии для практического широкомасштабного развертывания. Новое устройство, даже без какой-либо оптимизации характеристик, превосходит по производительности углеродные аналоги, по ключевым параметрам, таким как их способность выдерживать большое количество циклов зарядки / разрядки. Тесты показали, что они потеряли менее 10 процентов производительности после 10 000 циклов, что сопоставимо с существующими суперконденсаторами.

Но это, скорее всего, только начало, говорит Dinca. MOFs являются большим классом материалов, характеристики которых могут быть настроены за счет изменения их химической структуры. Работы по оптимизации их молекулярных конфигураций для обеспечения желательных атрибутов для конкретного приложения, вероятно, приведут к изменениям, которые позволят превзойти любые существующие материалы. «У нас есть новый материал для работы, и мы не оптимизировали его совершенно», отметили изобретатели.

Помимо суперконденсаторов, проводящие MOFs могут быть полезны для создания электрохромных окон и хеморезистивных датчиков, которые могут быть полезны для обнаружения следовых количеств химических веществ.