最常見的還是3D石墨烯納米泡沫材料,你可以在許多類型的電化學(xué)存儲媒介中找到它,包括氫罐、超級電容、能量吸著劑、以及鋰電池。
此外,它也被用于過濾、絕緣、以及海水淡化系統(tǒng)??茖W(xué)家們相信,所有這些應(yīng)用都會得益于這項(xiàng)新研究,并迎來不同程度的改善。
操作中的‘葉建超’與在一旁觀看的Morris Wang。
原子氫是在石墨烯生產(chǎn)過程中的殘留物,但其在點(diǎn)存儲應(yīng)用中的角色則有些不太好理解。眾所周知,氫吸附劑會影響石墨烯的結(jié)構(gòu)。如果沒有氫元素?fù)诫s,它理論上就是一個(gè)不導(dǎo)電的絕緣體了。
LLNL的目標(biāo)是找到氫與石墨烯在生產(chǎn)過程中的關(guān)系到底如何,以及如何操縱和改進(jìn)用于存儲媒介的石墨烯質(zhì)量。團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)涉及了在低溫下處理石墨烯與氫,這會導(dǎo)致石墨烯被氫元素打開一個(gè)小破孔,使鋰能夠更輕易地穿透。
在鋰離子電池中,這一改進(jìn)不僅可以提升其放電功率,也能夠增強(qiáng)其吸收能力。此外,由于鋰能夠更輕易地約束到石墨烯材料邊緣的地方,整體容量也會得到提升。
3D GNFs的電化學(xué)性能。
LLNL科學(xué)家Brandon Wood說到:
我們發(fā)現(xiàn)了通過氫處理來大幅提升石墨烯納米泡沫電極材料額定容量的方法,將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與詳細(xì)模擬結(jié)合之后,我們能夠跟蹤改進(jìn)這種介于缺陷和游離氫之間的微妙相互作用。這會導(dǎo)致石墨烯化學(xué)和形態(tài)學(xué)的一些細(xì)微變化,并證實(shí)對性能有著巨大且驚人的影響。
不過文章作者也指出,他們的實(shí)驗(yàn)并未回答一些關(guān)鍵問題,比如如何優(yōu)化缺陷的密度、以及如何找到氫與石墨烯材料的最佳結(jié)合點(diǎn),以便明確地讓鋰離子電池取得更高的能量密度。
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