当前位置：首页 > 新能源 > 正文

华东理工和牛津大学开发氯气电极为超级电容器提供高功率和能量密度

盖世汽车 Elisha 2023-01-06 12:06:02

核心提示：研究人员解释称，这是从蜥蜴汲取的灵感，蜥蜴潜入水下时会带着气泡呼吸。

盖世汽车讯超级电容器是与可充电电池互补的储能设备，甚至可以部分取代电池。目前，受能量密度的影响，超级电容器的运行时间不长。据外媒报道，研究团队开发了一种新方法，可以制造带有“呼吸”电极的超级电容器。研究人员解释称，这是从蜥蜴汲取的灵感，蜥蜴潜入水下时会带着气泡呼吸。

（图片来源：onlinelibrary.wiley.com）

利用制动能量充电的超级电容器，有利于现代有轨电车和公共汽车节省电力。与可充电电池相比，超级电容器是储能“短跑选手”，可以在极短的时间内产生非常大的电流（高功率密度）；但不是良好的“长跑选手”，因为即使用电量低，也不会持续很长时间（能量密度低）。现代电能存储设备需要同时具有这两种特性，并且重量轻。然而，目前提高能量密度的方法总是以功率密度为代价，这是超级电容器发展的绊脚石。

由华东理工大学和牛津大学研究人员组成的团队着手克服这一挑战。其灵感来自于一只小蜥蜴。安乐蜥属蜥蜴（Anolis lizard）生活在陆地上，但潜水寻找食物时也能在水下呼吸。为了做到这一点，蜥蜴头上的一层鳞片上附着一个气泡。新开发的电极由多孔碳材料制成（直径约3纳米的多孔碳纳米管最合适）。这种材料浸没在食盐溶液中作为电解质时，也可以附着一层气体。然而，使用的气体不是空气，而是氯气。

在超级电容器的充、放电过程中，除了通常的电荷分离，该电极还会发生氧化还原反应。充电时，电极将电子转移到氯气中，将氯还原为氯离子，进入溶液，这是电极“呼气”；放电时，氯离子被氧化回氯气，使气体返回电极的孔隙，这是电极在“吸气”。

该团队使用多种分析方法，证明了电极中没有氯气逸出。气体薄层中的快速还原/氧化和快速传质（rapid mass transfer），极大地提高了超级电容器的能量密度，同时保持极高的功率密度。即使经过数千次循环，仍可保持同等高容量水平。

本文地址：https://auto.gasgoo.com/news/202301/6I70327418C501.shtml

好文章，需要你的鼓励