(PhysOrg.com) -- Omställning till förnybara energikällor som vind och sol är bara en tidsfråga. Eftersom vind- och solstrålning varierar i styrka, ökningen av förnybara energikällor kommer att orsaka betydande fluktuationer i elnätet. Dessa måste absorberas av energilagringssystem. Detta behov skulle kunna tillgodoses av en anordning som kallas superkondensator.

John Q. Xiao och hans team vid University of Delaware (Newark, USA) har nu utvecklat en ny process för tillverkning av elektroder gjorda av nickeloxid/nickel nanokompositer för elektrokemiska superkondensatorer. Som forskarna rapporterar i tidskriften Angewandte Chemie , deras process är enkel och kostnadseffektiv, och skulle kunna skalas upp för industri.

Superkondensatorer kombinerar fördelarna med konventionella kondensatorer och batterier:Som en kondensator, de kan snabbt leverera höga strömtätheter på begäran; som ett batteri, de kan lagra en stor mängd elektrisk energi. Superkondensatorer består av elektrokemiska dubbelskikt på elektroder när de väts med en elektrolyt. När en spänning appliceras, joner med motsatt polaritet samlas vid båda elektroderna, bildar visktunna zoner av orörliga laddningsbärare.

Problemet är att de flesta processer för tillverkning av de nödvändiga nanostrukturerade elektroderna antingen är för känsliga för att fungera i industriell skala eller kräver tillsats av ämnen som senare stör elektrodernas funktion. Ibland är materialens elektriska motstånd för högt. Xiaos team har nu utvecklat en ny process för tillverkning av elektroder från en nickeloxid/nickel nanokomposit som kan övervinna dessa hinder.

Forskarna producerar först nickelnanopartiklar. högkokande polyalkoholer, kända som polyoler, tjäna som reaktionsmedium. Dessa täcker växtytorna på frökristallerna, bildar små sfäriska partiklar. Nanopartiklarna pressas sedan samman till pellets och deponeras på ena sidan av en mycket tunn platinaskiva, som senare fungerar som nuvarande samlare. Glödgning vid 250 °C bildar ett lager av nickeloxid (NiO) runt pelleten, vilket är det faktiska aktiva lagret av superkondensatorn. Detta resulterar i kompakt, stabil, högporösa Ni/NiO-elektroder som inte kräver ett stöd. Kaliumhydroxid fungerar som elektrolyt.

Under laddningsprocessen, ÅH ^– joner är bundna till NiO, avger elektroner. Processen är omvänd när den lagrade elektriska energin dras av som ström. Dess höga granularitet ger materialet en stor inre yta, ger bra diffusionsvägar för jonerna. På samma gång, metallpartiklarnas ledande nätverk bibehålls, vilket är viktigt för hög elektrisk ledningsförmåga. Dessa egenskaper är orsaken till den överraskande höga kapaciteten hos elektroderna såväl som deras höga effekttäthet och strömtäthet under laddnings-/urladdningscyklerna.