Плазма азота и аргона удвоила емкость углеродных электродов
Ученые из Сколтеха, Института нанотехнологий микроэлектроники РАН и других научных центров получили более глубокое представление о том, как обработка углеродных электродов плазмой влияет на ключевые характеристики суперконденсаторов. Так называются вспомогательные энергонакопители, используемые в тандеме с обычными аккумуляторами электромобилей, поездов, портовых кранов. По мере исследования эффекта от разного рода модификаций электродов появляются новые возможности для улучшения характеристик суперконденсаторов. Чем больше энергии смогут запасать эти устройства, тем шире будет круг их применений.
Результаты исследования, поддержанного РНФ, опубликованы в журнале Electrochimica Acta. «Наш коллектив изучает возможности улучшить характеристики устройств, которые называются суперконденсаторами, за счет внесения изменений в углеродный материал, из которого делают их электроды, — рассказывает руководитель исследования, старший преподаватель Центра технологий материалов Станислав Евлашин. — По большому счету, есть два способа повысить количество запасаемой в суперконденсаторе энергии. Можно увеличить эффективную площадь поверхности электродов за счет структурирования поверхности. Или внедрить атомы другого элемента в углеродный материал электродов. В этой работе мы продвинулись в понимании эффекта от включения посторонних атомов в кристаллическую решетку».
Суперконденсаторы часто используются в качестве энергонакопителей в паре с литий-ионными аккумуляторами. В отличие от последних они могут высвобождать или запасать электроэнергию почти мгновенно, поэтому суперконденсатор хорош на старте, при торможении, подъеме груза и подобных пиковых нагрузках. Кроме того, эта технология стабильно работает в более широком температурном диапазоне, чем электрохимические накопители, меньше подвержена износу и может существенно продлять срок службы тех же литий-ионных аккумуляторов. Вдобавок к тому суперконденсаторы не пожароопасны, и их сравнительно просто утилизировать без вреда окружающей среде.
Суперконденсаторы также применяются в больницах, центрах обработки данных и в телекоммуникациях для непрерывного питания критически важного и уязвимого к перебоям в энергообеспечении оборудования. Кроме того, технология помогает справляться с резкими всплесками потребления энергии в сети. Технология найдет применения в сфере интернета вещей (датчики и прочее), телекоммуникаций и носимой электроники, в том числе медицинских устройств.
В гибридных автомобилях и электрокарах суперконденсаторы могут подключаться на старте, при торможении и в работе гидроусилителя руля. Работая в тандеме с бензиновым двигателем, суперконденсатор повысит скорость зарядки аккумулятора. Электротранспорт вообще и электропоезда в частности могут «возвращать» в суперконденсатор энергию, высвобождаемую при торможении, что повышает общую эффективность.
Чем выше емкость суперконденсатора, там больше энергии он может запасти. Ученые из Сколтеха исследуют, как меняется емкость при включении посторонних атомов в углеродный материал электродов суперконденсатора.
В опубликованном в журнале Electrochimica Acta исследовании описано, как воздействие плазмы шести разных составов влияет на емкость углеродных наностенок — материала, из которого изготавливают электроды суперконденсаторов. Из шести исследованных составов только обработка смесью азота и аргона имела желаемый эффект: поверхностная емкость удвоилась. Хотя это не самая результативная модификация подобных углеродных электродов, исследование проливает свет на электрохимию процесса.
«Мы обнаружили, что сначала происходит удаление аморфного углерода, который остается после роста структур, с поверхности углеродных наностенок, после чего происходит создание новых дефектов и встраивание гетероатомов в структуру углеродного материала. Аморфный углерод, также, как и гетероатомы азота, вносит свой вклад в формирование псевдоемкости», — добавил Евлашин.
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно