En grupp forskare från Skoltech och Lomonosov Moscow State University (MSU) visade att kväve inte är det enda elementet som kan bidra till att förbättra den specifika kapacitansen hos superkondensatorer.

Utvecklingen av förnybara energikällor kräver nya material med förbättrad elektrokemisk prestanda. Elektroder i elektrokemiska strömkällor är oftast gjorda av kol. Kolens egenskaper förbättras med hjälp av en hel mängd ytmodifieringstekniker, som att tillsätta metalloxider, skapa flerskiktsbeläggningar eller utöka den specifika ytan. Inkorporerar dopningsatomerna av kväve, fluor, klor och andra element i kolgittret är en ny trend inom ytmodifiering som dramatiskt förändrar materialets elektrokemiska egenskaper utan att "förorena" elektrolytlösningen under laddning och urladdning.

tidigare, Skoltech-forskare visade att inbäddning av kväve i kolgittret multiplicerar den elektrokemiska kapacitansen. Nyligen, samma team från Skoltech Center for Design, Manufacturing and Materials (CDMM) och deras kollegor från MSU har undersökt effekten av kväve- och syreheteroatomer på materialets elektrokemiska egenskaper.

"Vi modifierade kolmaterialens yta med DC-plasma i atmosfärer av kväve, syre, och deras blandning, för att implantera syre- och kväveatomer i kolgittret. Genom att ändra plasmainnehållet, man kan kontrollera ytfunktionalisering, " förklarar Stanislav Evlashin, uppsatsens första författare och senior forskare vid Skoltech.

Att modifiera kolgittret av andra atomer stör dess struktur och gör det mindre perfekt, ' vilket leder till en förändring av de elektrokemiska egenskaperna.

Elektrokemiska mätningar i ett surt medium visade den högsta syrehalten och den elektrokemiska kapacitansen i proverna modifierade i syreplasma. Resultaten av studien tyder på att kväve inte är den enda förstärkaren av superkondensatorernas specifika kapacitans och syre är ibland ännu mer effektivt. Forskarna tillskriver resultatet både till ytfunktionalisering (dvs att ge nya egenskaper till ytan) och förändringarna i kristallgittret. Till skillnad från kväve, syre är mycket lättare att infoga i kristallgittret.

Forskarnas resultat kommer att bidra till utvecklingen av en ny generation superkondensatorer.