Перспективы развития России
25,184,770
129,534
|
DeC ( Профессионал ) |
| 23 май 2019 14:49:42 |
Ученые нашли способ повышения емкости источников энергии для портативной электроники
новая дискуссия Новость 182
23 мая, 15:09
МОСКВА, 23 мая. /ТАСС/. Группа ученых из Сколтеха и МГУ предложила новый подход для замещения атомов углерода на атомы азота в кристаллической решетке суперконденсаторов, что позволит повысить емкость источников энергии для портативной электроники, сообщили в четверг в пресс-службе Сколтеха. Исследование опубликовано в журнале группы Nature - Scientific Reports.
Суперконденсатор - один из химических источников тока, характеризующийся большими скоростями разрядки и зарядки по сравнению с батареями, а также большей запасенной энергией на единицу массы или объема. Обычно в качестве материалов для суперконденсаторов используются пористые материалы, такие как углерод или пористые металлы. Использование металлов приводит к значительному увеличению массы источников.
Существует несколько возможных путей увеличения емкости таких электрохимических источников без увеличения их массы - использование более легких элементов или замена атомов в углеродной кристаллической решетке на атомы другого элемента. Второй метод считается перспективным, так как позволяет легко осуществить замену еще на этапе синтеза углеродных структур. Один из элементов, которым хотят заменить часть атомов углерода в кристаллической решетке, - азот, который участвует в окислительно-восстановительных реакциях, что приводит к дополнительному увеличению емкости. Несмотря на то, что ученым относительно давно известен данный метод, вопрос о влиянии азота на электрохимические характеристики до сих пор оставался открытым.
"В этом исследовании мы применили метод обработки структур в плазме для повышения емкости электродов. Мы использовали углеродные структуры с большой удельной поверхностью в качестве исходного материала и заменяли часть атомов углерода на азот, который приводит к увеличению электрохимической емкости. Данный подход может быть применен для модификации любых углеродных материалов. Полученные структуры тестировались различными методами и экспериментальные результаты показали увеличение емкости в шесть раз и отличную стабильность в циклах зарядки-разрядки", - приводит пресс-служба слова руководителя группы исследователей, старшего научного сотрудника Сколтеха, кандидата физико-математических наук Станислава Евлашина.
Ученые провели моделирование процесса встраивания азота в углеродные структуры, что "проливает свет на сложные механизмы встраивания атомов азота в углеродную решетку", отметил он. Для экспериментов ученые использовали углеродные наностенки - структуры из вертикально ориентированных листов графена.
Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) - негосударственное научно-образовательное учреждение. Созданный в 2011 году при участии Массачусетского технологического института (МТИ), институт готовит исследователей и предпринимателей, развивает научные знания и содействует технологическим инновациям с целью решения проблем, стоящих перед Россией и миром. Сколтех строит свою работу, опираясь на опыт лучших российских и международных образовательных и исследовательских институтов. При этом особый акцент делается на преподавание навыков предпринимательской и инновационной деятельности.
ТАСС
МОСКВА, 23 мая. /ТАСС/. Группа ученых из Сколтеха и МГУ предложила новый подход для замещения атомов углерода на атомы азота в кристаллической решетке суперконденсаторов, что позволит повысить емкость источников энергии для портативной электроники, сообщили в четверг в пресс-службе Сколтеха. Исследование опубликовано в журнале группы Nature - Scientific Reports.
Суперконденсатор - один из химических источников тока, характеризующийся большими скоростями разрядки и зарядки по сравнению с батареями, а также большей запасенной энергией на единицу массы или объема. Обычно в качестве материалов для суперконденсаторов используются пористые материалы, такие как углерод или пористые металлы. Использование металлов приводит к значительному увеличению массы источников.
Существует несколько возможных путей увеличения емкости таких электрохимических источников без увеличения их массы - использование более легких элементов или замена атомов в углеродной кристаллической решетке на атомы другого элемента. Второй метод считается перспективным, так как позволяет легко осуществить замену еще на этапе синтеза углеродных структур. Один из элементов, которым хотят заменить часть атомов углерода в кристаллической решетке, - азот, который участвует в окислительно-восстановительных реакциях, что приводит к дополнительному увеличению емкости. Несмотря на то, что ученым относительно давно известен данный метод, вопрос о влиянии азота на электрохимические характеристики до сих пор оставался открытым.
"В этом исследовании мы применили метод обработки структур в плазме для повышения емкости электродов. Мы использовали углеродные структуры с большой удельной поверхностью в качестве исходного материала и заменяли часть атомов углерода на азот, который приводит к увеличению электрохимической емкости. Данный подход может быть применен для модификации любых углеродных материалов. Полученные структуры тестировались различными методами и экспериментальные результаты показали увеличение емкости в шесть раз и отличную стабильность в циклах зарядки-разрядки", - приводит пресс-служба слова руководителя группы исследователей, старшего научного сотрудника Сколтеха, кандидата физико-математических наук Станислава Евлашина.
Ученые провели моделирование процесса встраивания азота в углеродные структуры, что "проливает свет на сложные механизмы встраивания атомов азота в углеродную решетку", отметил он. Для экспериментов ученые использовали углеродные наностенки - структуры из вертикально ориентированных листов графена.
Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) - негосударственное научно-образовательное учреждение. Созданный в 2011 году при участии Массачусетского технологического института (МТИ), институт готовит исследователей и предпринимателей, развивает научные знания и содействует технологическим инновациям с целью решения проблем, стоящих перед Россией и миром. Сколтех строит свою работу, опираясь на опыт лучших российских и международных образовательных и исследовательских институтов. При этом особый акцент делается на преподавание навыков предпринимательской и инновационной деятельности.
ТАСС
ОТВЕТЫ (0)
Комментарии не найдены!