Um grupo de cientistas da Skoltech e da Lomonosov Moscow State University (MSU) mostrou que o nitrogênio não é o único elemento que pode ajudar a aumentar a capacitância específica dos supercondensadores.

O avanço das fontes de energia renováveis ​​exige novos materiais com desempenho eletroquímico aprimorado. Eletrodos em fontes de corrente eletroquímica são geralmente feitos de carbono. As propriedades dos carbonos são melhoradas usando toda uma panóplia de técnicas de modificação de superfície, como a adição de óxidos de metal, criando revestimentos multicamadas ou expandindo a área de superfície específica. Incorporando os átomos de dopagem de nitrogênio, flúor, o cloro e outros elementos na estrutura do carbono são uma tendência recente na modificação da superfície que altera dramaticamente as características eletroquímicas do material sem 'contaminar' a solução eletrolítica durante o carregamento e a descarga.

Mais cedo, Os cientistas da Skoltech mostraram que incorporar nitrogênio na rede de carbono multiplica a capacitância eletroquímica. Recentemente, a mesma equipe do Skoltech Center for Design, Manufacturing and Materials (CDMM) e seus colegas da MSU investigaram o efeito dos heteroátomos de nitrogênio e oxigênio nas características eletroquímicas do material.

"Modificamos a superfície dos materiais de carbono usando plasma DC em atmosferas de nitrogênio, oxigênio, e sua mistura, de modo a implantar átomos de oxigênio e nitrogênio na rede de carbono. Ao alterar o conteúdo do plasma, pode-se controlar a funcionalização da superfície, "explica Stanislav Evlashin, o primeiro autor do artigo e um cientista pesquisador sênior da Skoltech.

Modificar a rede de carbono por outros átomos perturba sua estrutura e a torna menos 'perfeita, 'o que leva a uma mudança nas características eletroquímicas.

Medições eletroquímicas em meio ácido revelaram o maior conteúdo de oxigênio e capacitância eletroquímica nas amostras modificadas em plasma de oxigênio. Os resultados do estudo sugerem que o nitrogênio não é o único intensificador da capacitância específica dos supercapacitores e o oxigênio às vezes é ainda mais eficaz. Os cientistas atribuem o resultado à funcionalização da superfície (ou seja, conferindo novas propriedades à superfície) e às mudanças na estrutura cristalina. Ao contrário do nitrogênio, o oxigênio é muito mais fácil de inserir na estrutura do cristal.

As descobertas dos cientistas contribuirão para o desenvolvimento de supercapacitores de nova geração.