Ricercatori dell'Università della California, Riverside ha sviluppato una nuova architettura in schiuma di grafene nanocarbonico ancorata con ossido di rutenio su scala nanometrica che migliora le prestazioni dei supercondensatori, uno sviluppo che potrebbe significare un'accelerazione più rapida nei veicoli elettrici e una maggiore durata della batteria nell'elettronica portatile.

I ricercatori hanno scoperto che i supercondensatori, un dispositivo di accumulo di energia come batterie e celle a combustibile, basato su un elettrodo in schiuma di grafene nanocarbonico modificato con ossido di metallo di transizione potrebbe funzionare in sicurezza in un elettrolita acquoso e fornire due volte più energia e potenza rispetto ai supercondensatori oggi disponibili in commercio.

L'elettrodo in schiuma è stato ciclizzato con successo su 8, 000 volte senza sbiadire nelle prestazioni. I risultati sono stati delineati in un articolo pubblicato di recente, "Nanoparticelle di ossido di rutenio idrato ancorate a grafene e schiuma ibrida di nanotubi di carbonio per supercondensatori, " sulla rivista Nature Rapporti scientifici .

Il documento è stato scritto dallo studente laureato Wei Wang; Cengiz S. Ozkan, un professore di ingegneria meccanica al Bourns College of Engineering di UC Riverside; Mihrimah Ozkan, un professore di ingegneria elettrica; Francesco Zaera, un professore di chimica; Ilkeun Lee, un ricercatore nel laboratorio di Zaera; e altri studenti laureati Shirui Guo, Kazi Ahmed e Zachary Favors.

I supercondensatori (noti anche come ultracondensatori) hanno ricevuto notevole attenzione negli ultimi anni a causa della loro velocità di carica e scarica ultra elevata, ottima stabilità, lunga durata del ciclo e densità di potenza molto elevata.

Queste caratteristiche sono desiderabili per molte applicazioni, compresi i veicoli elettrici e l'elettronica portatile. Però, i supercondensatori possono servire solo come fonti di alimentazione indipendenti in sistemi che richiedono l'erogazione di potenza per meno di 10 secondi a causa della loro energia specifica relativamente bassa.

Un team guidato da Cengiz S. Ozkan e Mihri Ozkan della UC Riverside sta lavorando per sviluppare e commercializzare materiali nanostrutturati per supercondensatori ad alta densità di energia.

Alta capacità, o la capacità di immagazzinare una carica elettrica, è fondamentale per ottenere una maggiore densità di energia. Nel frattempo, per ottenere una maggiore densità di potenza è fondamentale disporre di un'ampia superficie accessibile elettrochimicamente, alta conducibilità elettrica, vie di diffusione ionica brevi ed eccellente integrità dell'interfaccia. I materiali attivi nanostrutturati forniscono un mezzo a questi fini.

"Oltre all'elevata energia e densità di potenza, il sistema di elettrodi in schiuma di grafene progettato dimostra anche una tecnica facile e scalabile senza leganti per la preparazione di elettrodi supercondensatori ad alta energia, "Ha detto Wang. "Queste proprietà promettenti significano che questo design potrebbe essere l'ideale per future applicazioni di accumulo di energia".