p Pequenos amassados ​​na superfície do grafeno aumentam muito seu potencial como supercapacitor. Melhor ainda, pode ser feito de dióxido de carbono. p Um cientista de materiais da Universidade Tecnológica de Michigan inventou uma nova abordagem para pegar dióxido de carbono e transformá-lo em grafeno 3-D com microporos em sua superfície. O processo é o foco de um novo estudo publicado no American Chemical Society's Materiais Aplicados e Interfaces .

p A conversão de dióxido de carbono em materiais úteis geralmente requer alto consumo de energia devido à sua estabilidade ultra-alta. Contudo, O professor de ciência dos materiais Yun Hang Hu e sua equipe de pesquisa criaram uma reação de liberação de calor entre o dióxido de carbono e o sódio para sintetizar o grafeno microporoso de superfície 3-D.

p "O grafeno microporoso de superfície 3-D é um material novo, "Hu diz, explicando a superfície do material é marcada com microporos e dobras em mesoporos maiores, que aumentam a área de superfície disponível para adsorção de íons eletrolíticos. "Seria um excelente material de eletrodo para dispositivos de armazenamento de energia."

p Supercapacitores Holey

p As propriedades supercapacitivas da estrutura única do grafeno microporoso de superfície 3-D o tornam adequado para elevadores, ônibus, guindastes e qualquer aplicação que requeira um ciclo rápido de carga / descarga. Os supercapacitores são um tipo importante de dispositivo de armazenamento de energia e têm sido amplamente utilizados para sistemas de frenagem regenerativa em veículos híbridos.

p Basicamente, um material supercapacitor precisa armazenar - e liberar - uma carga. O fator limitante é a rapidez com que os íons podem se mover através do material.

p Os supercapacitores comercializados atualmente empregam carvão ativado usando faixas de microporos para fornecer acúmulo de carga eficiente. Contudo, íons eletrolíticos têm dificuldade de se difundir para dentro ou através de seus microporos profundos, aumentando o tempo de carregamento.

p "O novo grafeno microporoso de superfície 3-D resolve isso, "Hu diz." Os mesoporos interconectados são canais que podem atuar como um reservatório de eletrólito e os microporos de superfície adsorvem íons eletrolíticos sem a necessidade de puxar os íons profundamente para dentro do microporo. "

p O mesoporo é como um porto e os íons eletrólitos são navios que podem atracar nos microporos. Os íons não precisam percorrer uma grande distância entre a navegação e a atracação, o que melhora muito os ciclos de carga / descarga que eles podem controlar. Como resultado, o material exibiu uma capacitância de área ultra-alta de 1,28 F / cm2, que é considerada uma excelente capacidade de taxa, bem como excelente estabilidade de ciclo para supercapacitores.

p De Thin Air

p Para sintetizar o material do dióxido de carbono, A equipe de Hu adicionou dióxido de carbono ao sódio, seguido pelo aumento da temperatura para 520 graus Celsius. A reação pode liberar calor em vez de exigir entrada de energia.

p Durante o processo, o dióxido de carbono não forma apenas folhas de grafeno 3-D, mas também escava os microporos. As pequenas marcas têm apenas 0,54 nanômetros de profundidade nas camadas superficiais de grafeno.

p O trabalho de Hu é financiado pela National Science Foundation (NSF) e detalhado no Materiais e interfaces aplicados ACS artigo "Um material de eletrodo ideal, Grafeno Microporoso de Superfície 3D para Supercapacitores com Capacitância Área Ultra Alta. "