Алмазы могут лечь в основу новых систем хранения энергии

Исследователи из Токийского научного университета и Daicel Corporation рассмотрели возможность использования наноалмазов как электродного материала для суперконденсаторов. В случае успеха, специалисты могут создать более безопасные, энергоемкие устройства.

Выводы проекта представлены в Scientific Reports, сообщает phys.org. В энергетическом секторе доминируют литий-ионные аккумуляторы. Ученые ищут альтернативные решения, недавно обратив внимание на суперконденсаторы. Они могут заряжаться быстрее и работать дольше стандартных батарей.

«Если удастся создать производительные суперконденсаторы, использующие негорючие, нетоксичные и безопасные электролиты, их можно будет внедрить в носимые устройства, способствуя развитию Интернета вещей», — сказал доктор Такеши Кондо, руководитель исследования.

Основной недостаток устройств – низкая энергоемкость. Ученые пытались решить проблему с помощью электролитов из органических растворителей. Но продукты дорого стоят и имеют слабую проводимость. Специалисты решили переключиться на водные электролиты, начав разработку компонентов суперконденсаторов для их эффективного применения. Группа доктора Кондо рассмотрела возможность использования легированных бором наноалмазов в качестве электродов.

Ученые выбрали материал за широкое потенциальное окно. Свойство позволяет мощному аккумулятору сохранять стабильность.

«Мы предположили, что удастся создать водные суперконденсаторы большого напряжения за счет использования электродов из алмазов», — сказал Кондо.

Команда использовала микроволновое плазменное химическое осаждение из паровой фазы для производства элементов. Тесты показали, что стандартная система с 2 электродами и электролитом из водной серной кислоты, производит большее напряжение, чем традиционные аналоги. Даже после 10 000 циклов зарядки и разрядки система сохраняла стабильность. Легированные бором наноалмазы доказали свою ценность.

На следующем этапе ученые решили проверить, сохранит ли материал показатели при замене электролита насыщенным раствором перхлората натрия. Он может давать большее напряжение, чем продукты на основе серной кислоты. Нноалмазы оказались совместимыми с этим электролитом. Авторы надеются, что они лягут в основу новых мощных водных суперконденсаторов.