在《华尔街日报》碳水化合物聚合物来自印度和法国的研究人员发表了一份全面回顾nanocellulose-based气凝胶用于超级电容器的电极。研究的最新进展以及面临的挑战和未来前景进行了深度。
研究:Nanocellulose-based气凝胶超级电容器电极:一个回顾。图片来源:彼得水列夫/ Shutterstock.com
超级电容器:一个关键的能源存储技术
环境挑战与人为气候变化导致创新的技术和材料的发展可以淘汰人类排放碳的化石燃料的过度依赖。欧洲杯足球竞彩
的问题如何实现可持续和环境友好的能源存储解决方案,先进的电子产品和工业过程是至关重要的。电池、燃料电池和超级电容器已成为主要的技术解决方案可以应对这一挑战。
超级电容器具有一些有益的属性,如具体的功率密度高,快速充电和放电率,低电容损耗多个周期后,和超长周期的生活。这些增强的属性优势给他们充电电池和传统电容器。
超级电容器的结构是由两个电极和一个分隔符。通常情况下,电极连接到终端通过金属集电器的使用,取决于使用的材料在正负电极,超级电容器被归类为对称或非对称超级电容器。欧洲杯足球竞彩
对称超级电容器的两个电极由相同的材料,而在不对称的设备,它们是由不同的材料做的。欧洲杯足球竞彩这些设备存在的两种主要类型:pseudo-capacitors和电双层电容器。此外,全固态超级电容器,将固体电解质存在。
挑战和提高超级电容器性能
结构,比表面积和孔隙度的电极起着关键的作用在电双层电容器的电容性能。提高这些设备的性能、研究都集中在评估新的电极材料。欧洲杯足球竞彩这些包括纳米碳纤维、介孔碳、活性碳。
在pseudo-capacitors、能源存储通过可逆反应在电极和电解质之间。导电聚合物如PPy和合成,以及过渡金属氧化物,通常使用这种类型的超级电容器电极材料。欧洲杯足球竞彩电双层电容器相比,pseudo-capacitors拥有贫穷循环稳定但更高的比电容。
主要挑战坚持提高超级电容器的性能,如保持较高的功率密度。增加电极的能量密度可以通过加载更积极的材料,但增加电极厚度严重影响设备的性能。欧洲杯足球竞彩2 d平面超级电容器可以克服这些问题,但他们拥有有限的面积电容。
气凝胶在最近的研究中已经探讨了用于电极,与快电子转移等优势由于他们的3 d网络。碳气凝胶被广泛研究,但受到集聚等问题,阻碍了最佳的电化学性能。提出了纤维素气凝胶材料之一,它与其他材料和克服的问题,而且,是一个绿色和可持续的天然聚合物。欧洲杯足球竞彩
这项研究
近年来一些研究探讨nanocellulose-based气凝胶的使用环境友好型和可持续的能源存储设备。然而,这个研究领域研究之间也存在差距。
许多论文都集中在这些气凝胶的一般应用,缺乏具体用于超级电容器的研究。此外,缺乏知识nanocellulose-based气凝胶的力学性能。
差距来解决这一问题的研究,作者提出了一个系统的和全面的评估当前的应用研究nanocellulose-based为三维多孔气凝胶超级电容器电极材料。欧洲杯足球竞彩本文探讨了合成和干燥技术,制造nanocellulose-based气凝胶,和性能作为不同类型的超级电容器的电极,当前的挑战,和未来前景。
审查结果
越来越多的超级电容器被调查应用程序可穿戴电子设备和电动汽车等。Nanocellulose-based气凝胶为电极提供明显的优势在这些设备如高能自主权,性能,和长时间的充电/放电循环与其他材料相比。欧洲杯足球竞彩此外,他们拥有的好处可调谐性和生物降解性等。
aerogel-based超级电容器电极的性能和电化学性能在很大程度上依赖于它们的孔隙率和表面积。这可以影响不同的超临界干燥和冷冻干燥法等制备方法。挑战在制备等结构性变化,低效率,和专门的设备需求阻碍他们的商业可行性。2020欧洲杯下注官网
在这一领域仍然存在一些关键挑战,工程的体系结构和优化电极制备过程是关键生产设备具有满意的性能。其他问题包括nanocellulose的绝缘特性,降低了其电导率,作为电极材料伪劣机械稳定气凝胶由于界面粘合不佳。欧洲杯足球竞彩
主要研究问题,未来的研究应该把精力集中在包括设计最佳的碳化过程,研究策略,保留压缩后孔隙形态,研究之间的关系属性,机械循环后,提高电化学性能。目前的审查为未来的研究提供了一个深远的知识库。
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Nargatti, K。我et al。(2022) Nanocellulose-based气凝胶超级电容器电极:一个回顾碳水化合物聚合物120039(在线,pre-proof] scienc欧洲杯线上买球edirect.com。可以在:
https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861722009444
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