Meningkatkan kapasitas superkapasitor
Electronics

Meningkatkan kapasitas superkapasitor


Penggambaran skematis dari superkapasitor asimetris dengan COF berpori sebagai elektroda negatif ditunjukkan di sebelah kiri. Kredit: KAUST, Osama Shekhah

Kerangka organik kovalen yang dirancang dengan cermat dapat membuat elektroda superkapasitor yang memiliki kemampuan lebih besar untuk menyimpan muatan listrik.

Bahan organik berpori yang dibuat di KAUST dapat secara signifikan meningkatkan penyimpanan dan pengiriman energi oleh superkapasitor, yang merupakan perangkat yang mampu memberikan semburan energi yang cepat dan kuat.

Superkapasitor menggunakan teknologi yang sangat berbeda dari reaksi kimia yang dapat dibalik yang digunakan dalam baterai isi ulang. Mereka menyimpan energi listrik dengan membangun pemisahan muatan positif dan listrik dan kemampuan ini memungkinkan mereka untuk menyuplai semburan cepat energi yang dibutuhkan, misalnya, untuk menyalakan akselerasi mobil listrik, atau membuka pintu darurat di pesawat terbang. Mereka memiliki kelemahan, bagaimanapun, dalam kuantitas energi yang relatif rendah yang dapat mereka simpan, sebuah sifat yang dikenal sebagai kepadatan energinya.

Tim peneliti KAUST menemukan cara untuk meningkatkan kepadatan energi menggunakan bahan yang dikenal sebagai kerangka organik kovalen (COF). Ini adalah polimer berpori kristal yang dibentuk dari blok penyusun organik yang disatukan oleh ikatan “kovalen” yang kuat — jenis yang mengikat atom bersama-sama di dalam molekul.

Alasan kinerja COF yang sebelumnya rendah, tim menemukan, terkait dengan konduktivitas yang rendah. Mereka mampu mengatasi batasan ini dengan mengeksplorasi struktur yang dimodifikasi, yang memungkinkan elektron menjadi “terdelokalisasi”, yang berarti bahwa mereka mampu bergerak secara luas di seluruh molekul.

Selain itu, termasuk kelompok fungsional molekuler yang dipilih dengan cermat juga membantu perubahan kimia yang diperlukan untuk meningkatkan kinerja penyimpanan energi.

Para peneliti merancang COF dua dimensi berlapis untuk secara efektif mengeksploitasi mekanisme penyimpanan muatan ganda dalam satu bahan. Dengan demikian, mereka dapat secara signifikan meningkatkan kapasitas penyimpanan muatan COF.

“Kemampuan penyimpanan bahan baru kami melampaui semua COF yang dilaporkan sebelumnya, dan kapasitansinya bersaing dengan bahan superkapasitor paling terkenal,” jelas Sharath Kandambeth, postdoc yang merupakan penulis pertama studi ini.

“Struktur pori fisik COF juga memfasilitasi dan mendorong pengangkutan dan penyimpanan ion yang membawa muatan listrik,” Kandambeth menambahkan.

Superkapasitor memiliki elektroda negatif dan positif yang dipisahkan oleh bahan yang dapat dilalui partikel bermuatan. Kategori senyawa spesifik yang dikembangkan oleh tim KAUST, yang dikenal sebagai Hex-Aza COF, bekerja dengan baik ketika digunakan sebagai elektroda negatif dari superkapasitor berkinerja tinggi. Ketika digabungkan dengan bahan lain sebagai elektroda positif, seperti RuO2, mereka menghasilkan perangkat superkapasitor asimetris dengan rentang tegangan yang lebar. Selain kepadatan energi yang lebih tinggi, elektroda juga memungkinkan superkapasitor untuk menghantarkan energi lebih lama, yang seharusnya memperluas cakupan aplikasi yang sesuai.

“Kami sekarang mencoba untuk menggabungkan bahan Hex-Aza COF kami dengan elektroda positif oksida logam yang relatif lebih murah untuk membuat superkapasitor baru yang kami harap dapat bergerak menuju komersialisasi,” kata Mohamed Eddaoudi, pemimpin tim peneliti.


Sudut sempurna untuk penyimpanan energi e-skin


Informasi lebih lanjut:
Sharath Kandambeth dkk. Kerangka Organik Kovalen sebagai Elektroda Negatif untuk Superkapasitor Asimetris Berkinerja Tinggi, Bahan Energi Lanjut (2020). DOI: 10.1002 / aenm.202001673

Disediakan oleh Universitas Sains dan Teknologi Raja Abdullah

Kutipan: Meningkatkan kapasitas superkapasitor (2020, 2 November), diakses 27 November 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-11-boosting-capacity-supercapacitors.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel Hongkong