Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1: Схема производства гибридных электродов
Рис. 2: Нанотрубки оксида кобальта, покрытые углеродом (промежуточная стадия)
Рис. 3: Нанотрубки оксида кобальта, покрытые оксидом магния (готовый продукт)

Емкая наноизоляция

Ключевые слова:  нанотрубки, новый материал, электрод

Опубликовал(а):  Чепиков Всеволод Николаевич

28 июня 2011

Потребность в легких, компактных и обладающих высоким КПД устройствах для хранения энергии огромна и проявляется в различных областях от персональной электроники до гибридных автомобилей. В частности весьма остро стоит проблема улучшения свойств электродов для электрохимических конденсаторов высокой удельной плотности энергии (суперконденсаторов).

Существуют три основных типа материалов для их получения: на основе углерода, на основе оксидов/гидроксидов металлов и проводящие полимеры. Первые работают за счет обратимой адсорбции ионов на поверхности электрода, вторые и третьи обычно характеризуются наличием окислительно-восстановительного процесса, что делает их схожими с батареями, повышая плотность запасаемой энергии, но снижая быстродействие.

Имеется множество работ с попытками объединить достоинства вышеописанных материалов, создав гибридный электрод. В нем, как правило, используется псевдоемкий оксид металла и проводящий углеродный материал. Но совмещая достоинства, в данном случае, совмещаешь и недостатки.

Недавно был предложен принципиально новый тип электродного материала на основе двуслойных нанотрубок, причем оба их слоя состоят из оксидов различных металлов (снаружи – MnO2, изнутри - Co3O4). При этом требуется прозрачность оболочки для ионов из электролита, чтобы материал ядра тоже мог вносить свой вклад в запасание энергии. Для уменьшения “мертвого объема” нанонить подсоединяется непосредственно к коллектору электронов. Нужно сразу отметить, что причина, по которой структура из оксидов двух металлов характеризуется лучшими свойствами, чем каждый из них по отдельности, на данный момент неизвестна.

Для получения описанного материала сначала формируется массив нанотрубок из оксида кобальта непосредственно на поверхности пластины из нержавеющей стали, играющей роль коллектора электронов. Формирование второго слоя (диоксида марганца) проводится по весьма необычной технологии: сначала поверхность нанотрубок покрывается пиролитическим углеродом, а затем он окисляется марганцовкой с осаждением MnO2 на поверхность Co3O4.

Подобная технология позволяет достигнуть емкости в 480 Ф/г при возможности зарядки/разрядки на 56% за 7 секунд и потере емкости 2,7% за 5000 циклов. Для сравнения, обычный массив нанотрубок Co3O4 деградировал за 5000 циклов на 17,4%, а гибридный материал из УНТ и MnO2 показывал емкость всего лишь порядка 100-200 Ф/г.





Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

День Святого Патрика (5)
День Святого Патрика (5)

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.