(PhysOrg.com) -- La conversione a fonti di energia rinnovabile come il vento e il sole è solo una questione di tempo. Poiché il vento e la radiazione solare variano in intensità, l'aumento delle fonti energetiche rinnovabili provocherà notevoli fluttuazioni nella rete elettrica. Questi devono essere assorbiti dai sistemi di accumulo di energia. Questa esigenza potrebbe essere soddisfatta da un dispositivo noto come supercondensatore.
John Q. Xiao e il suo team presso l'Università del Delaware (Newark, USA) hanno ora sviluppato un nuovo processo per la produzione di elettrodi in ossido di nichel/nanocompositi di nichel per supercondensatori elettrochimici. Come riportano i ricercatori sulla rivista Angewandte Chemie , il loro processo è semplice ed economico, e potrebbe essere ampliato per l'industria.
I supercondensatori combinano i vantaggi dei condensatori e delle batterie convenzionali:come un condensatore, possono fornire rapidamente elevate densità di corrente su richiesta; come una batteria, possono immagazzinare una grande quantità di energia elettrica. I supercondensatori sono costituiti da doppi strati elettrochimici sugli elettrodi quando sono bagnati con un elettrolita. Quando viene applicata una tensione, ioni di polarità opposta si raccolgono su entrambi gli elettrodi, formando zone sottili come un sussurro di portatori di carica immobili.
Il problema è che la maggior parte dei processi per la produzione degli elettrodi nanostrutturati necessari o sono troppo sensibili per funzionare su scala industriale o richiedono l'aggiunta di sostanze che successivamente interferiscono con la funzione degli elettrodi. A volte la resistenza elettrica dei materiali è troppo alta. Il team di Xiao ha ora sviluppato un nuovo processo per la produzione di elettrodi da un nanocomposito di ossido di nichel/nichel in grado di superare questi ostacoli.
Gli scienziati prima producono nanoparticelle di nichel. polialcoli altobollenti, noti come polioli, servire come mezzo di reazione. Questi coprono le superfici di crescita dei cristalli di semi, formando piccole particelle sferiche. Le nanoparticelle vengono quindi pressate insieme in pellet e depositate su un lato di un foglio di platino molto sottile, che in seguito funge da collettore corrente. Ricottura a 250 ° C forma uno strato di ossido di nichel (NiO) attorno al pellet, che è l'effettivo strato attivo del supercondensatore. Ciò si traduce in compatto, stabile, elettrodi Ni/NiO altamente porosi che non richiedono un supporto. L'idrossido di potassio funge da elettrolita.
Durante il processo di ricarica, OH
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gli ioni sono legati al NiO, cedere elettroni. Il processo si inverte quando l'energia elettrica immagazzinata viene prelevata sotto forma di corrente. La sua elevata granulosità conferisce al materiale un'ampia superficie interna, fornendo buone vie di diffusione per gli ioni. Allo stesso tempo, viene mantenuta la rete conduttiva delle particelle metalliche, che è importante per un'elevata conduttività elettrica. Queste caratteristiche sono la ragione della capacità sorprendentemente elevata degli elettrodi nonché della loro elevata densità di potenza e densità di corrente durante i cicli di carica/scarica.
