Un gruppo di scienziati della Skoltech e della Lomonosov Moscow State University (MSU) ha dimostrato che l'azoto non è l'unico elemento che può aiutare a migliorare la capacità specifica dei supercondensatori.

Il progresso delle fonti di energia rinnovabile richiede nuovi materiali con prestazioni elettrochimiche migliorate. Gli elettrodi nelle sorgenti di corrente elettrochimica sono spesso realizzati in carbonio. Le proprietà dei carboni vengono migliorate utilizzando un'intera gamma di tecniche di modifica della superficie, come l'aggiunta di ossidi metallici, creando rivestimenti multistrato o ampliando la superficie specifica. Incorporando gli atomi droganti di azoto, fluoro, il cloro e altri elementi nel reticolo di carbonio è una tendenza recente nella modifica della superficie che altera drasticamente le caratteristiche elettrochimiche del materiale senza "contaminare" la soluzione elettrolitica durante il caricamento e lo scaricamento.

Prima, Gli scienziati di Skoltech hanno dimostrato che l'incorporazione di azoto nel reticolo di carbonio moltiplica la capacità elettrochimica. Recentemente, lo stesso team dello Skoltech Center for Design, Manufacturing and Materials (CDMM) ei loro colleghi di MSU hanno esaminato l'effetto degli eteroatomi di azoto e ossigeno sulle caratteristiche elettrochimiche del materiale.

"Abbiamo modificato la superficie dei materiali di carbonio utilizzando plasma DC in atmosfere di azoto, ossigeno, e la loro miscela, in modo da impiantare atomi di ossigeno e azoto nel reticolo di carbonio. Modificando il contenuto di plasma, si può controllare la funzionalizzazione della superficie, " spiega Stanislav Evlashin, il primo autore dell'articolo e un ricercatore senior presso Skoltech.

La modifica del reticolo di carbonio da parte di altri atomi ne sconvolge la struttura e lo rende meno perfetto, ' che porta ad un cambiamento nelle caratteristiche elettrochimiche.

Le misurazioni elettrochimiche in un mezzo acido hanno rivelato il più alto contenuto di ossigeno e capacità elettrochimica nei campioni modificati nel plasma di ossigeno. I risultati dello studio suggeriscono che l'azoto non è l'unico potenziatore della capacità specifica dei supercondensatori e che l'ossigeno a volte è anche più efficace. Gli scienziati attribuiscono il risultato sia alla funzionalizzazione della superficie (ovvero al conferimento di nuove proprietà alla superficie) sia ai cambiamenti nel reticolo cristallino. A differenza dell'azoto, l'ossigeno è molto più facile da inserire nel reticolo cristallino.

I risultati degli scienziati contribuiranno allo sviluppo di supercondensatori di nuova generazione.