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光热效应增强超级电容器电容取得重要进展

日期:2018-09-17 07:42:13    作者:院办公室    浏览量:1088 次

近日,刘忠范院士和魏迪研究员等人发现,使用多级结构三维石墨烯泡沫作为电极制备的超级电容器(Supercapacitor, SC)在光照下,由于光热效应,器件的电容、能量密度和功率密度都得到大幅提高。这项工作为太阳能应用提供了新的途径,为能源存储设备的开发提供了新的设计思路。相关成果以“Solar thermal-driven capacitance enhancement of supercapacitors”为题发表在能源领域著名期刊Energy & Environmental ScienceIF=30.067)上。

使用全光谱高光吸收率和高热导率的多级结构三维石墨烯作为电极的超级电容器,在全太阳光谱范围内具有> 92.88%的光吸收率。在标准太阳光照下,表面温度变化(ΔT)可达约39℃。室温下与无光照时相比,在标准太阳光照射下,赝电容型超级电容器的电容、能量密度和功率密度分别增加到1.5倍,1.5倍和1.6倍;双电层型超级电容器的电容增加到3.7倍。这种概念和策略具有普适性,不仅适用于多级结构石墨烯材料,还可应用于其他基于高光热转换效率材料的超级电容器,如其他碳材料和纳米结构金属粒子(如金、铝)等。并且它也可以应用于如电池等其他类型的储能器件。基于我们发现的新现象,可进一步发展新型传感器件如触发器、光学或温度传感器等。光热效应致使性能提高的策略有望作为一种环保可持续的技术手段来解决储能器件在寒冷冬天或极限低温环境条件下的性能下降问题。

 

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(a)通过光热效应增加SC电容的示意图;(b)超级电容器的光学照片;(c)戴在手指上的超级电容器的照片;(d)三维多级结构石墨烯的SEM全局图像;(e)在三维多级结构石墨烯自支撑骨架表面的石墨烯纳米片的SEM放大图像


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