Водород улучшает емкость графеновых анодов

Необходимым условием для коммерческого применения графена в устройствах для хранения энергии, таких как батареи и суперконденсаторы, является возможность производить этот материал дёшево и в больших количествах. «Мокрая» технология, включающая отслоение в жидкой фазе и восстановление оксида графена, позволяет производить графен тоннами, но полученный материал изобилует дефектами, и в первую очередь, атомами водорода.

Влиянию таких включений на хранение лития графеном была посвящена работа ученых Ливерморской Национальной лаборатории (LLNL). Они обнаружили, что обработка графеновых электродов водородом может значительно улучшить характеристики устройств, в которых они используются. Подробности сделанного открытия сообщаются в номере Scientific Reports от 5 ноября.

Проделанные эксперименты были дополнены результатами численного моделирования, показавшими, что идеальный графен не обладает механизмами хранения лития. Поэтому необходимым условием для получения эффекта от гидрогенизации является наличие комплексов дефектов в трёхмерной структуре графеновой нанопены, использовавшейся авторами в качестве анодного материала. Насыщение водородом дефектов на напряженных границах доменов ведёт к открытию дополнительных каналов, упрощающих поглощение и отдачу ионов лития.

Один из инженеров, занятых в исследовании, Моррис Ван (Morris Wang), утверждает, что оснащённые модифицированными электродами батареи будут заряжаться на 40% быстрее, чем прежде. Степень увеличения длительности работы зависит от нескольких факторов и будет определена в ходе последующих испытаний. Предварительно, Ван оценивает получаемый выигрыш в 10-40%.