#суперконденсаторы

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.

Модель учитывает широкий спектр взаимодействий ионов с электродами и позволяет предсказывать способность устройства накапливать электрический заряд. Теоретические предсказания модели совпали с результатами экспериментов. Данные о поведении двойного электрического слоя могут помочь в разработке более эффективных суперконденсаторов для портативной электроники и электромобилей.

Ученые МИЭМ НИУ ВШЭ совместно с учеными ИХР РАН смоделировали поведение ионных жидкостей в заряженных углеродных порах размером 1–15 нанометров и оценили подвижность их катионов и анионов. Выяснилось, что с увеличением размера аниона его подвижность растет, а у катиона, наоборот, с увеличением размера подвижность снижается. Данные об ионных жидкостях помогут эффективнее разрабатывать суперконденсаторы на их основе.

Суперконденсатор — устройство, которое за несколько секунд может накопить и отдать заряд энергии. Он состоит из металлических электродов, погруженных в электролит. В своей модели ученые МИЭМ НИУ ВШЭ заменили типичный низкомолекулярный электролит на полиэлектролит и обнаружили негативный физический эффект: суперконденсаторы теряют емкость при размере поры электрода менее одного нанометра. Подобрав грамотные условия для полиэлектролитов, можно создавать более мощные и эффективные устройства.

Сотрудники Института катализа СО РАН начали создавать углеродные материалы для суперконденсаторов на основе скорлупы кедрового ореха. Свойства этих материалов позволят получить элементы с высокой плотностью запасаемой энергии.  

Группа ученых из МИЭМ ВШЭ совместно с коллегами из Института неклассической химии в Лейпциге разработала теоретическую модель полимеризованных ионных жидкостей на границе с заряженным металлическим электродом. Используя подходы физики полимеров и теоретической электрохимии, исследователи впервые показали, чем отличается поведение электрических емкостей полимерных и обыкновенных ионных жидкостей.

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.