محققان در آمریکا با فعال کردن اکسید گرافیت شکل جدیدی از کربن تولید کردهاند. این ماده در سرتاسر ساختار سهبعدی خود دارای خلل و فرج نانومتری و دیوارهای منحنیشکلی به ضخامت یک اتم است. این گروه همچنین متوجه شده است که این ماده به طور استثنایی یک ماده الکترودی عالی برای ابرخازنها است که اجازه میدهد چنین افزارههای ذخیره انرژی در گسترهی وسیعتری از کاربردها استفاده شوند.
اکسید گرافیت عملکرد ابرخازنها را تقویت میکند
محققان در آمریکا با فعال کردن اکسید گرافیت شکل جدیدی از کربن تولید کردهاند.
این ماده در سرتاسر ساختار سهبعدی خود دارای خلل و فرج نانومتری و
دیوارهای منحنیشکلی به ضخامت یک اتم است. این گروه همچنین متوجه شده است
که این ماده به طور استثنایی یک ماده الکترودی عالی برای ابرخازنها است که
اجازه میدهد چنین افزارههای ذخیره انرژی در گسترهی وسیعتری از کاربردها
استفاده شوند.
خازنها افزارههایی هستند که بار
الکتریکی را روی دو صفحه رسانای جدا شده بوسیله یک شکاف عایق، ذخیره میکنند.
هرچه سطح ویژه خازن بزرگتر باشد، ظرفیت ذخیره بار آن نیز بیشتر است.
ابرخازنها که به خازنهای لایهی دوگانه الکتریکی یا خازنهای
الکتروشیمیایی نیز معروف هستند، بواسطه لایه دوگانهای که هنگام اعمال
ولتاژ در یک فصلمشترک الکترود – الکترولیت تشکیل میشود، بار الکتریکی
بیشتری ذخیره میکنند. با اینکه این افزارهها اخیرا در کاربردهایی نظیر
گوشی تلفن همراه استفاده شدهاند، اما چگالی ذخیرهی انرژی نسبتا کمشان در
مقایسه با باتریها، استفاده از آنها را محدود کرده است.
اکنون رودنی رواف از دانشگاه تگزاس و همکارانش شکل جدیدی از کربن
نانومتخلخل با سطح ویژه بسیار بالا ساختهاند. این ماده کربنی شامل شبکه
نانومتخلخل سهبعدی پیوستهای با دیوارهایی به ضخامت یک اتم منفرد است که
دارای کسر بزرگی از کربن منحنیشکل منفی شبیه به باکیبالها است. این
محققان این ماده را برای ساختن یک ابرخازن دوالکترودی دارای ظرفیت انرژی و
توان بر واحد جرم بالا، استفاده کردند. نکته مهم این است که این گروه ادعا
میکند که فرآیند استفاده شده برای ساخت این شکل از کربن را میتوان برای
تولید مقادیر صنعتی این ماده افزایش مقیاس داد.
این محققان ابتدا نمونههای گرافیت را تبدیل به اکسید گرافیت کردند و سپس
از میکروموجها برای تولید آنچه آنها اکسید گرافیت منبسط شده میکروموجی (MEGO)
نامیدهاند، استفاده کردند. در مرحله بعد MEGO حاصله با هیدرواکسید پتاسیم
اصلاح شد، بطوری که سطحش با مواد شیمیایی پوشیده شد. بعد از گرم کردن در
دمای ۸۰۰ درجه سلسیوس برای حدود یک ساعت در یک گاز بیاثر، MEGO فعال شده
بدست آمد.
این دانشمندان ماده کربنی بدست آمده را بصورت موفقیتآمیزی بعنوان الکترود
در یک ابرخازن استفاده کردند. سطح ویژه ماده کربنی جدید این محققان بیش از
۳۱۰۰ مترمربع بر گرم است که حتی از سطح ویژه کربن فعال نیز بزرگتر است.
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجلهی Science منتشر کردهاند.
