Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Monash έχουν αναπτύξει ένα νέο υλικό με βάση τον άνθρακα που επιτρέπει στους υπερπυκνωτές να αποθηκεύουν ενέργεια όπως οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος, ενώ παράλληλα παρέχουν πολύ περισσότερη ισχύ από τις συμβατικές μπαταρίες.

Με την ταχεία θερμική ανόπτηση ενός προδρόμου οξειδίου του γραφίτη, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Monash στην Αυστραλία έχουν καταφέρει να κατασκευάσουν έναν υπερπυκνωτή με ογκομετρική πυκνότητα ισχύος έως και 69,2 κιλοβάτ ανά λίτρο, επιδεικνύοντας εξαιρετική γρήγορη φόρτιση και σταθερότητα κύκλου.

Οι υπερπυκνωτές είναι μια αναδυόμενη κατηγορία συσκευών αποθήκευσης ενέργειας που αποθηκεύουν φορτίο ηλεκτροστατικά, αντί μέσω των χημικών αντιδράσεων των παραδοσιακών μπαταριών. Ωστόσο, ένα σημαντικό εμπόδιο ήταν εδώ και καιρό η περιορισμένη επιφάνεια των υλικών άνθρακα που είναι διαθέσιμα για την αποθήκευση ενέργειας.

Ο καθηγητής Mainak Majumder του Τμήματος Μηχανολόγων και Αεροδιαστημικής Μηχανικής του Πανεπιστημίου Monash και Διευθυντής του Ερευνητικού Κέντρου Advanced Manufacturing of 2D Materials (AM2D), δήλωσε ότι οι ερευνητές ξεκλείδωσαν περισσότερη επιφάνεια στο υλικό άνθρακα τροποποιώντας τη μέθοδο θερμικής επεξεργασίας.

Ο Majumder εξήγησε ότι το κλειδί βρίσκεται σε μια νέα δομή υλικού—μειωμένο οξείδιο γραφενίου πολλαπλών κλιμάκων (M-rGO)—που προέρχεται από φυσικό γραφίτη. Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε μια διαδικασία ταχείας θερμικής ανόπτησης για να δημιουργήσει εξαιρετικά καμπύλες δομές γραφενίου, δημιουργώντας ακριβή κανάλια για την γρήγορη και αποτελεσματική κίνηση ιόντων, επιτυγχάνοντας έτσι τόσο υψηλή ενεργειακή πυκνότητα όσο και υψηλή πυκνότητα ισχύος.

Ο συν-συγγραφέας της μελέτης Petar Jovanović, ερευνητής στο AM2D, δήλωσε ότι όταν συναρμολογήθηκε σε κυψέλες θήκης, ο νέος υπερπυκνωτής πέτυχε ογκομετρική ενεργειακή πυκνότητα έως και 99,5 βατ-ώρες ανά λίτρο και πυκνότητα ισχύος έως και 69,2 κιλοβάτ ανά λίτρο, διατηρώντας παράλληλα τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα.

Οι ερευνητές σημείωσαν ότι αυτό το επίτευγμα σηματοδοτεί μια σημαντική ανακάλυψη στην παγκόσμια ανάπτυξη μιας νέας γενιάς συσκευών αποθήκευσης ενέργειας που συνδυάζουν υψηλή ενέργεια και ισχύ, ανοίγοντας το δρόμο για εφαρμογές στην ηλεκτρική μεταφορά, τη ρύθμιση του δικτύου και τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης.

Τα σχετικά ερευνητικά αποτελέσματα έχουν δημοσιευθεί στο Nature Communications, με τίτλο "In-situ interlayer expansion of multi-scale curved graphene enables efficient volumetric supercapacitors."