Выяснилось, что модификация электродных материалов в кислородной плазме улучшает их свойства — Naked Science
6 минут
Сколтех

Выяснилось, что модификация электродных материалов в кислородной плазме улучшает их свойства

4.5

Группа ученых из Сколтеха и МГУ показала, что увеличивать емкость суперконденсаторов можно не только азотом. Исследования демонстрируют, что модификация поверхностей с помощью атомов кислорода значительно улучшает электрохимические характеристики материалов. Открытие может помочь в изготовлении суперконденсаторов нового поколения.

Выяснилось, что модификация электродных материалов в кислородной плазме улучшает их свойства / ©static.fanpage.it

Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Physical and Chemistry Letters. Развитие возобновляемых источников энергии требует поиска новых материалов с улучшенными электрохимическими характеристиками. Углерод – один из самых распространенных материалов для изготовления электродов, входящих в состав электрохимических источников тока.

Для усовершенствования углеродных материалов используют различные методы модификации поверхности материала, например, наносят дополнительные оксиды металлов, создают многослойные покрытия, искусственно увеличивают удельную поверхность. Относительно новое направление в модификации поверхностей – использование легирующих атомов (N, F, Cl и других), которые встраиваются в углеродную решетку. Такое встраивание существенно меняет электрохимические характеристики материала и не «отравляет» раствор электролита в процессе зарядки-разрядки источников тока.

Слева направо: изображение углеродных наностенок со сканирующего электронного микроскопа; возможное положение гетероатомов кислорода и азота; электрохимические характеристики модифицированной поверхности / ©Пресс-служба Сколтеха

Ранее ученые из Сколтеха показали, что встраивание азота в углеродную решетку приводит к увеличению электрохимической емкости в несколько раз. Сейчас та же самая научная группа из Центра проектирования, производственных технологий и материалов Сколтеха совместно с коллегами из МГУ изучила влияние гетероатомов азота и кислорода на электрохимические характеристики материала.

«Для модификации поверхности углеродных материалов мы использовали плазму постоянного тока в атмосфере азота, кислорода, а также смеси этих газов. В результате такой плазменной обработки материалов происходит внедрение атомов кислорода и азота в углеродную решетку. Изменение состава плазмы позволяет контролировать режим функционализации поверхности», – объясняет первый автор исследования, старший научный сотрудник Сколтеха Станислав Евлашин.

Модификация углеродной решетки другими атомами изменяет «совершенство» решетки, как бы нарушает ее структуру, что приводит к изменению электрохимических характеристик. Электрохимические измерения в кислотной среде показали, что образцы, которые были модифицированы в кислородной плазме, демонстрируют самое высокое содержание кислорода и наибольшее значение электрохимической емкости.

Результаты исследования говорят о том, что азот является не единственным элементом, который приводит к значительному увеличению удельной емкости суперконденсаторов: кислород иногда проявляет себя даже лучше. Ученые связывают такие результаты не только с функционализацией поверхности, то есть с наделением ее новыми свойствами, но и с изменениями, происходящими в кристаллической решетке материала. В отличие от азота, кислород может быть значительно проще внедрен в кристаллическую решетку. Полученные результаты помогут в изготовлении суперконденсаторов нового поколения.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколтех
134 статей
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Вчера, 11:36
5 минут
Илья Ведмеденко

Разработанный для NASA космический аппарат OSIRIS-REx коснулся поверхности Бенну — небольшого околоземного астероида, входящего в группу Аполлонов. Возвращение зонда на Землю запланировано на 2023 год.

Позавчера, 09:45
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

3 часа назад
8 минут
Мария Азарова

Европейские ученые провели независимый анализ и перепроверили данные предыдущего исследования, авторы которого заявили об обнаружении фосфина в верхних слоях атмосферы Венеры. Подтвердить результаты коллег им, увы, не удалось.

Позавчера, 09:45
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

16 октября
6 минут
Василий Парфенов

Несмотря на устоявшееся мнение, согласно которому газотурбинные двигатели (ГТД) почти достигли технологического совершенства и прироста характеристик более чем на единицы процентов в новых моделях ждать не стоит, инженеры продолжают искать способы радикально их улучшить. Компания GE Aviation уже до конца 2020 года собирается представить предсерийные экземпляры своих революционных силовых установок, которые должны быть на 20% долговечнее, на 35% экономичнее и будут иметь улучшенную на 80% энерговооруженность, чем предыдущие аналогичные модели.

19 октября
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

1 октября
39 минут
Александр Березин

После советской эпохи атомные реакторы перестали запускать в космос, но сегодня все постепенно меняется. К атомной энергетике для марсианских колоний примеривается Илон Маск, проекты лунных АЭС прорабатываются в России — и все несмотря на то, что в космосе условия для солнечной энергетики лучше, чем на нашей планете. Что заставляет космическую отрасль все чаще думать об атомных реакторах? Как ни странно, дело в том, что и ядерная энергетика в космосе становится еще важнее, чем на Земле. Попробуем разобраться почему.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: