Учеными синтезирован углерод с натриевыми включениями
Москва, 19:13, 22 Дек 2016, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
Исследовательская группа из Мичиганского технологического, создала совершенно новый способ синтеза углерода с натриевыми включениями. Ранее возможность создания подобного материала предсказывалась только теоретически.
Высокая электрическая проводимость и большая доступная площадь поверхности, которые необходимы для идеальных энергетических устройств, противоречат друг другу в современных материалах. Аморфный углерод обладает низкой проводимостью, но большой площадью поверхности. Графит, с другой стороны, обладает высокой проводимостью, но низкой удельной поверхностью. Трехмерный графен имеет лучшие из обоих свойств, а с добавлением натрия – становится еще лучше.
Электропроводность углерода с натриевыми включениями — на два порядка больше, чем у трехмерного графена.
Новый материал отличается от металла, легированного углеродом, где металлы находятся на поверхности углерода и легко окисляются. Внедрение металла в углеродную структуру помогает защитить его.
Для создания такого материала, ученым пришлось создать новый процесс. Они использовали контролируемые температурные реакции между металлическим натрием и окисью углерода, чтобы создать черный порошок углерода, содержащий атомы натрия. При этом натрий встроен внутрь углерода, а не приклеивается к его поверхности. Затем исследователи проверили созданный ими материал в нескольких энергетических устройствах.
В исследовании солнечной батареи на основе платины, достигнута эффективность преобразования энергии в 7,89%, что является стандартом. Для сравнения, солнечные ячейки с использованием углерода с натриевыми включениями, достигали эффективности в 11,03%.
Суперконденсаторы работают гораздо эффективнее, чем аккумуляторы, и идеально подходят для автомобилей, поездов и другого тяжелого оборудования. Активированный уголь широко используется для суперконденсаторов, создавая емкость в 71 Фарад. Трехмерный графен обладает гораздо большей емкостью в 112 Фарад. Карбон с натриевыми включениями обеспечивает емкость в 145 Фарад, плюс, даже через 5000 циклов заряда/разряда, материал сохраняет 96,4% своих характеристик, что свидетельствует о его стабильности.
Инновации в энергетических устройствах пользуются большим спросом. Углерод с натриевыми включениями может совершить революцию в солнечных технологиях, аккумуляторах, топливных элементах и суперконденсаторах.
