По данным Мюнхенского технического университета (TUM), объединение графена с металлоорганическим каркасом может привести к получению высокопористого и проводящего электрода для суперконденсаторов, который построил устройство, чтобы доказать это, что может бросить вызов некоторым технологиям аккумуляторов для определенной энергоемкости.
![](https://smolensk.ka-elcom.ru/wp-content/uploads/2021/01/TUM-mof-supercap-type1-515-350x220.jpg)
«Новое устройство накопления энергии не только обеспечивает плотность энергии до 73 Втч / кг, что примерно эквивалентно плотности энергии никель-металлогидридной батареи, но и работает намного лучше, чем большинство других суперконденсаторов, при плотности мощности 16 кВт. / кг », — сообщили в университете.
Металлоорганические каркасы привлекательны для электродов, потому что они могут иметь пористую структуру с огромной площадью внутренней поверхности или были бы, если бы они были более проводящими и менее хрупкими, в то время как графен проводящий, прочный и может иметь большую площадь поверхности, но имеет тенденцию к придерживайтесь самого себя и выводите из игры большую часть этой области, согласно статье в Advanced Materials, описывающей работу.
Были предприняты попытки объединить графен и металлоорганический каркас для создания гибрида с большой внутренней площадью поверхности и высокой проводимостью, но результаты имеют тенденцию разваливаться, потому что может быть трудно прочно прикрепить что-либо к середине листа графена.
Тем не менее, команда TUM использовала некоторые экзотические материалы, которые стали доступны недавно — поверхностно-модифицированный графен, называемый графеновой кислотой, который имеет карбоксильные группы на своей поверхности, а затем что-то, что может ковалентно связываться с пептидом — цирконий на основе металлоорганического каркаса UiO ‐ 66 ‐ NH 2 .
В результате получается гибрид, получивший название GA @ UiO-66-NH 2 , со слоями графена, разделенными другим материалом, который является пористым в крошечном масштабе из-за октаэдрических кристаллов UiO-66-NH 2 , а затем пористым на поверхности. больший, но все же микроскопический масштаб из-за большого расстояния между слоями графеновой кислоты. Общая пористость была измерена командой и составила 780 м 2 / г.
Гель GA @ UiO ‐ 66 ‐ NH 2 после двух дней приготовления.
![](https://smolensk.ka-elcom.ru/wp-content/uploads/2021/01/TUM-mof-supercap-black-gel-536-350x304.jpg)
Для изготовления суперконденсатора гибрид был использован в качестве положительного электрода, обращенного к электроду, сделанному из другого экзотического материала, двумерного MXene Ti 3 C 2 T x , через водный электролит.Именно это устройство выдавало ~ 73 Вт / кг при 1 кВт / кг или 32 Вт / кг при 16 кВт / кг — по сравнению с 30-55 Вт / кг для литиевых аккумуляторных батарей, 30-45 Вт / кг для свинцово-кислотных аккумуляторов и 60-120 Вт / / кг для Ni / MH аккумуляторов в соответствии с документом о дополнительных материалах.
Энергетическая емкость упала по мере использования до 90% от первоначального значения после 10 000 циклов, хотя эффективность заряда-разряда оставалась на уровне ~ 100% на всем протяжении.
Четко написанный документ Advanced Material « Ковалентные гибриды графена-MOF для высокоэффективных асимметричных суперконденсаторов » доступен полностью без оплаты и содержит дальнейший анализ устройства, рассматриваемого как аккумулятор, после подробного описания химического состава.
Технический университет Мюнхена сотрудничал с Университетом Палацки (Чешская Республика), Индийским технологическим институтом Джамму, Технологическим университетом Квинсленда, Техническим университетом Дрездена, VSB – Техническим университетом Остравы (Чешская Республика), Национальными лабораториями Сандии (США), Центром продвинутых технологий им. Джавахарлала Неру. Научные исследования (Индия) и Университет Адама Мицкевича (Польша).