Исследователи из Калифорнийского университета (UC Riverside) создали новую конструкцию суперконденсатора на базе графена, вдвое превосходящую по энергоемкости и мощности лучшие коммерческие альтернативы.

Суперконденсаторы – это устройства для хранения энергии, которые отличаются высокой стабильностью и долгим сроком эксплуатации. Они имеют большую объемную энергоемкость (мощность на единицу объема), но очень низкую удельную энергию на единицу массы. Это означает, что суперконденсатор может выдавать большую мощность, но только в течение очень непродолжительного времени (несколько секунд).

Удвоить величину удельной энергии (до 39,3 Вт•ч/кг) авторам удалось благодаря разработанный ими новой трехмерной наноструктуре: пористой пене из углеродных нанотрубок. Она обладает очень большой площадью поверхности, что облегчает инфильтрацию электролита.

Для создания пены графен и нанотрубки выращивали на никелевой основе методом химического осаждения из газовой фазы. Затем, поверх наносили наночастицы диоксида рутения (RuO₂) с характерным размером около 5 нм.

Сверхмощный суперконденсатор изготовлен из графеновой пены

Графен в пене действует как токоприемник и, одновременно, буферный слой, улучшающий проводимость электронов и изолирующий пену от электролита.

Вполне предсказуемо новый суперконденсатор демонстрирует высокую циклическую стабильность. При этом интересно, что после 8100 циклов зарядки-разрядки его емкость не просто стабилизировалась, а фактически увеличилась на 6% – исследователь объясняют это электрохимической активацией активного материала.

Отличные эксплуатационные характеристики и простота изготовления делают графеновую пену привлекательным решением для внедрения в будущее массовое производство. И хотя по удельной энергии она не может пока сравняться с технологией литий-ионных батарей, это, несомненно, шаг в правильном направлении.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI