2021年1月5
团队与罗兰•菲舍尔的无机和有机化学教授慕尼黑工业大学(TUM)开发了一种高效的超级电容器。
能源存储设备的基础是一个小说,强大和可持续的石墨烯混合材料,也堪比目前使用的电池性能数据。
通常情况下,能量储存与电池和蓄电池,为电子设备提供能源。然而,在笔记本电脑、相机、手机或车辆,这些天越来越多的所谓的超级电容器安装。
不像电池他们可以快速存储大量的能量,把它也一样快。例如,如果火车刹车当进入车站时,超级电容器存储的能量和提供一遍当火车很快就需要大量的能量,同时启动。
然而,迄今为止的超级电容器的一个问题是他们缺乏能量密度。而锂蓄电池达到265千瓦时的能量密度(千瓦/小时),超级电容器迄今为止只提供十分之一。
可持续材料提供高性能
团队使用中空的化学家罗兰·费舍尔已经开发了一个小说,强大以及可持续的石墨烯超级电容器的混合材料。它是正极在能源存储设备。
研究人员结合用证明基于泰坦和碳负极。
新能源存储设备不仅达到能量密度高达73 Wh /公斤,这是相当于一个镍金属氢化物电池的能量密度,而且执行比大多数其他超级电容器的功率密度16千瓦/公斤。
新超级电容器的秘诀是不同材料的组合,因此,化学家将超级电容器作为“不对称”。欧洲杯足球竞彩
混合材料:自然欧洲杯足球竞彩是榜样
研究人员正押注一个新的策略来克服标准材料的性能限制,他们利用混合材料。欧洲杯足球竞彩
“自然充满高度复杂,进化优化混合材料——骨骼和牙齿的例子。欧洲杯足球竞彩他们的机械性能,如硬度和弹性进行了优化通过各种材料的组合性质,“欧洲杯足球竞彩罗兰·费舍尔说。
相结合的抽象概念基本材料被转移到超级电容器的研究团队。欧洲杯足球竞彩这部小说为基础,他们使用存储单元的正电极化学改性石墨烯与纳米结构的金属有机框架相结合后,所谓的财政部。
强大和稳定
决定性的石墨烯混合动力汽车的性能一方面是大的比表面积和可控的孔的大小,另一方面高导电性。
”的高性能功能材料是基于微孔的结合财政部与导电石墨烯酸,”前客人解释第一作者Jayaramulu Kolleboyina科学家和罗兰·费舍尔一起工作。
大型表面好的超级电容器是很重要的。它允许分别收集的大量材料内的电荷载体的基本原则——这是电能的存储。
通过熟练的材料设计,研究人员完成了壮举连接石墨烯酸和财政部。由此产生的混合mof的有一个非常大的内表面900平方米/克和高性能是积极在超级电容器电极。
长时间稳定
然而,这并不是唯一的新材料的优势。实现一个化学稳定的混合,需要强大的组件之间的化学键。
债券显然是氨基酸在蛋白质之间的相同,据费舍尔:“事实上,我们已经连接石墨烯酸MOF-amino酸,形成肽键的类型。”
稳定的纳米结构之间的连接组件的长期稳定性方面拥有巨大的优势:更稳定债券,充电和放电周期是不可能显著的性能障碍。
比较:一个典型的锂蓄电池使用寿命约为5000次。新细胞由中空的开发人员保持接近90%能力甚至在10000周期。
国际网络的专家
费舍尔强调自由的国际合作研究人员有多重要时控制自己的发展新的超级电容器。因此,Jayaramulu Kolleboyina建立团队。
他是一个来自印度的客人科学家由亚历山大•冯•洪堡基金会邀请,谁现在是化学系的新成立的印度理工学院在查谟。
“我们的团队还与电化学和电池联网研究专家在巴塞罗那以及石墨烯衍生物专家来自捷克共和国,”费舍尔的报告。“此外,我们已经集成合作伙伴来自美国和澳大利亚。这个奇妙的,国际合作承诺的未来。”
支持的研究是德意志Forschungsgemeinschaft (DFG)集群中的卓越e-conversion,亚历山大•冯•洪堡基金会印度科技学院的查谟,昆士兰科技大学和澳大利亚研究理事会(ARC)。
进一步的资金来自欧洲区域发展基金提供由教育部、青年和体育部长的捷克共和国。
出版
Jayaramulu Kolleboyina迈克尔·角Andreas Schneemann阿里司提戴斯Bakandritsos,瓦茨拉夫•Ranc马丁•切赫Vitalie Stavila, Chandrabhas Narayana医院B-a-ej麦克尔Št-pan Kment,米甲Otyepka, Nunzio莫塔,迪帕克迪拜铝业,Radek Zboril和罗兰·a·菲舍尔共价Graphene-MOF高性能非对称超级电容器的混合动力车先进材料欧洲杯足球竞彩4.12.2020——DOI: 10.1002 / adma.202004560
来源:https://www.tum.de/en/