โพสต์ยอดนิยม

ตัวเลือกของบรรณาธิการ - 2019

'Holey' graphene สำหรับการจัดเก็บพลังงาน: รูที่เรียกเก็บจาก graphene ช่วยเพิ่มความสามารถในการเก็บพลังงาน

Anonim

วิศวกรของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานดิเอโกค้นพบวิธีการเพิ่มปริมาณของประจุไฟฟ้าที่สามารถเก็บไว้ในกราไฟท์รูปคาร์บอน 2 มิติ งานวิจัยที่ตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสาร Nano Letters อาจช่วยให้เข้าใจถึงวิธีการปรับปรุงความสามารถในการจัดเก็บพลังงานของตัวเก็บประจุสำหรับการใช้งานที่มีศักยภาพในรถยนต์กังหันลมและพลังงานแสงอาทิตย์

การโฆษณา


ตัวเก็บประจุจะชาร์จประจุอย่างรวดเร็วและมีประโยชน์มากสำหรับการระเบิดอย่างรวดเร็วเช่นในกล้องกะพริบและโรงไฟฟ้า ความสามารถของพวกเขาอย่างรวดเร็วคิดค่าบริการและการปลดปล่อยเป็นข้อดีกว่าเวลาชาร์จนานของแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตามปัญหาเกี่ยวกับตัวเก็บประจุคือการจัดเก็บพลังงานน้อยกว่าแบตเตอรี่

สามารถปรับปรุงการจัดเก็บพลังงานของตัวเก็บประจุได้อย่างไร? วิธีหนึ่งที่นักวิจัยในห้องทดลองของศาสตราจารย์วิศวกรรมเครื่องกล Prabhakar Bandaru จาก Jacobs School of Engineering แห่ง UC San Diego ได้แนะนำการประจุไฟฟ้าเข้าไปใน electrode capacitor โดยใช้ graphene เป็นตัวอย่างสำหรับการทดสอบของพวกเขา หลักการคือค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้นจะนำไปสู่ความจุที่เพิ่มขึ้นซึ่งหมายถึงการเก็บพลังงานเพิ่มขึ้น

วิธีการที่จะทำ

ทำให้โครงสร้างคาร์บอนนาโนคาร์บอนที่สมบูรณ์แบบหนึ่งซึ่งไม่มีข้อบกพร่องซึ่งเป็นรูตรงกับอะตอมของคาร์บอนที่หายไปอยู่ถัดจากที่เป็นไปไม่ได้ แทนที่จะหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องนักวิจัยในห้องทดลองของ Bandaru ได้หาแนวทางปฏิบัติมาใช้แทน

"ฉันถูกกระตุ้นจากมุมมองว่าข้อบกพร่องที่เรียกเก็บอาจเป็นประโยชน์สำหรับการจัดเก็บพลังงาน" Bandaru กล่าว

ทีมใช้วิธีการที่เรียกว่าการประมวลผลพลาสม่าแบบอาร์กอน - ไอออนซึ่งในตัวอย่าง graphene ถูกทิ้งระเบิดด้วยไอออนอาร์กอนที่มีประจุบวก ในระหว่างกระบวนการนี้อะตอมของคาร์บอนจะถูกนำออกจากชั้น graphene และทิ้งไว้ในรูที่มีประจุบวกนั่นคือข้อบกพร่องที่เรียกเก็บ การเปิดเผยตัวอย่างของ graphene ไปยังอาร์กอนพลาสม่าช่วยเพิ่มความจุของวัสดุสามเท่า

"มันน่าตื่นเต้นที่จะแสดงให้เห็นว่าเราสามารถนำเสนอความจุพิเศษโดยการแนะนำข้อบกพร่องที่เรียกเก็บได้และเราสามารถควบคุมข้อบกพร่องที่เราคิดจะใส่ลงไปในวัสดุได้" Rajaram Narayanan นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของกลุ่มวิจัย Bandaru กล่าวและเป็นผู้ประพันธ์ครั้งแรก ของการศึกษา

ด้วยการใช้การวัดสเปกโตรสโกปีและการวัดด้วยไฟฟ้าเคมีทีมงานจึงสามารถระบุลักษณะของข้อบกพร่องที่ใช้ในการผลิตพลาสม่าอาร์กอนลงใน graphene lattices ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่ามีข้อบกพร่องที่เรียกว่า "armchair" และ "zigzag" ซึ่งขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าของอะตอมของคาร์บอนที่หายไป

นอกจากนี้การศึกษาเกี่ยวกับไฟฟ้าเคมีช่วยให้ทีมค้นพบช่วงความยาวใหม่ที่วัดระยะห่างระหว่างค่าใช้จ่าย "ความยาวขนาดใหม่นี้จะมีความสำคัญสำหรับการใช้งานไฟฟ้าเนื่องจากมันสามารถเป็นพื้นฐานสำหรับวิธีการขนาดเล็กที่เราสามารถทำอุปกรณ์ไฟฟ้า" Bandaru กล่าวว่า

การโฆษณา



เรื่องราวที่มา:

วัสดุที่จัดเตรียมโดย University of California - San Diego หมายเหตุ: อาจมีการแก้ไขเนื้อหาสำหรับรูปแบบและความยาว


Journal Reference :

  1. R. Narayanan, H. Yamada, M. Karakaya, R. Podila, AM Rao, PR Bandaru การปรับตัวของประจุไฟฟ้าสถิตและควอนตัมของกราฟเลเยอร์ไม่กี่ชั้นผ่านกระบวนการพลาสม่า Nano Letters, 2015; 150402155300004 DOI: 10.1021 / acs.nanolett.5b00055