Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
BioSzkolenia

Naukowy styl życia

Nauka i biznes

Strona główna Informacje
Dodatkowy na dole

Dodatkowy na dole

Chemia powierzchniowa między grafenem a cieczami

Dokładniejsze zrozumienie złożonych zjawisk leżących u podstaw granicy faz między elektrodami grafenowymi a elektrolitem ma kluczowe znaczenie dla zwiększenia pojemności urządzeń magazynujących energię nowej generacji, takich jak superkondensatory.
 
Grafen, pojedyncza warstwa atomów węgla, jest atrakcyjnym materiałem na elektrody do superkondensatorów ze względu na dużą powierzchnię i wysoką przewodność elektroniki. Podobnie, ciecze jonowe są doskonałym kandydatem ze względu na wysoką stabilność elektrochemiczną. Jednak sposób, w jaki elektrolity z cieczy jonowych wchodzą w interakcje z materiałem węglowym, nie jest jeszcze dobrze poznany.

W ramach finansowanego ze środków UE projektu GRAPHIL naukowcy badali, w jaki sposób zmiany w strukturze elektrolitów z cieczy jonowych mogą oddziaływać na strukturę elektronową grafenu, co z kolei wpływa na wydajność urządzeń magazynujących energię. „Określenie, w jaki sposób naładowane jony i długość łańcucha alkilowego przyłączonego do któregokolwiek z tych jonów wiążą się z powierzchnią elektrody, jest bardzo ważne dla zwiększenia pojemności i wydajności systemów magazynowania energii”, zauważa dr Gangamallaiah Velpula.

Lepsze materiały do magazynowania energii

Kondensatory elektrochemiczne, znane również jako superkondensatory lub ultrakondensatory, magazynują energię elektryczną poprzez odwracalną adsorpcję jonów na powierzchni elektrod. W tych urządzeniach elektrolit tworzy przewodzące połączenie jonowe pomiędzy tymi elektrodami. Spośród materiałów węglowych grafen ma potencjalnie największą powierzchnię, co może znacznie zwiększyć pojemność właściwą. Trudno jest jednak zrozumieć, w jaki sposób jony (zarówno aniony, jak i kationy) są transportowane i jak oddziałują z elektrodami grafenowymi.

Badacze z zespołu projektu GRAPHIL przedstawili podstawowe informacje na temat szczegółowej struktury cienkich warstw cieczy jonowych mających kontakt z grafenem i grafitem oraz ich wpływu na strukturę elektronową grafenu. Badanie dostarcza naukowcom wiedzy na temat sposobu opracowywania bardziej odpowiednich materiałów do urządzeń magazynujących energię.

Oprócz szerokiego okna elektrochemicznego, ciecze jonowe posiadają wyjątkowe właściwości fizykochemiczne, takie jak wysoka stabilność termiczna i niepalność. Właściwości te sprawiają, że nadają się one do stosowania w bateriach.

„Ucieczka termiczna pozostaje jednym z najpoważniejszych zagrożeń związanych z wykorzystaniem akumulatorów litowo-jonowych w magazynowaniu energii lub w zastosowaniach motoryzacyjnych. Niepożądane reakcje pomiędzy komponentami baterii a ciekłym elektrolitem organicznym wywołują reakcję egzotermiczną w baterii, powodując powstawanie coraz większej ilości ciepła, co może ostatecznie doprowadzić do pożaru lub wybuchu”, wyjaśnia dr Velpula. Niepalne ciekłe elektrolity jonowe mogą pomóc w przezwyciężeniu obaw dotyczących bezpieczeństwa związanych ze stosowaniem akumulatorów litowo-jonowych.

Kwestie związane z wielkością anionów

Naukowcy zmieszali grafen z płynem jonowym zawierającym ujemnie i dodatnio naładowane jony. W pierwszym przypadku stosowano kation z imidazolu, a dużym i słabo asocjującym anionem był Tf2N (bis(trifluorometylosulfonylo)imidek), natomiast w drugim – mały i silnie asocjujący tetrafluoroboran (BF4). Wykorzystując mikroskopię sił atomowych, spektroskopię ramanowską i symulacje molekularne, zespół przeanalizował tworzenie się cienkiej warstwy na grafenie i graficie oraz ocenił wpływ struktury międzyfazowej płynów jonowych na strukturę elektronową grafenu.

Wyniki badania wykazały, że wielkość anionu może zmieniać układ molekularny kationów ciekłych i anionów na powierzchni grafenu. Na przykład łączne zastosowanie Tf2N i imidazolu powoduje, że ulegają one adsorpcji na powierzchni elektrody. Natomiast w cieczach jonowych zawierających BF4, w przypadku obu naładowanych cząstek istnieje większe prawdopodobieństwo adsorpcji do grafenu.

Stwierdzono, że w przeciwieństwie do anionów kationy odgrywają niewielką rolę w nanostrukturze cieczy jonowej na styku z elektrodą. W szczególności ciecz jonowa zawierająca niearomatyczne kationy pirolidyny i Tf2N wywierała łagodny wpływ na właściwości grafenu, zwłaszcza na kation o dłuższych łańcuchach alkilowych. Można to przypisać delokalizacji ładunku, która jest mniej powszechna w przypadku pirolidyny niż imidazolu.

Podstawowe informacje zdobyte w projekcie GRAPHIL na temat chemii powierzchni pomiędzy grafenem a cieczami jonowymi będą przydane w inżynierii struktury granic fazowych, co z kolei wpłynie na efektywność urządzeń magazynujących energię.

Źródło: www.cordis.europa.eu


Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Recenzje




Informacje dnia: Smog - kilka zasad jak z nim walczyć Stres i ból głowy – jak się uporać? Aerozol z e-papierosów negatywnie wpływa na czynność płuc 16 % polskich internautów odczuwa lęk przed odłączeniem od Internetu Operacje robotyczne stają się światowym standardem Leczenie przeziębień ogólnie mało skuteczne Smog - kilka zasad jak z nim walczyć Stres i ból głowy – jak się uporać? Aerozol z e-papierosów negatywnie wpływa na czynność płuc 16 % polskich internautów odczuwa lęk przed odłączeniem od Internetu Operacje robotyczne stają się światowym standardem Leczenie przeziębień ogólnie mało skuteczne Smog - kilka zasad jak z nim walczyć Stres i ból głowy – jak się uporać? Aerozol z e-papierosów negatywnie wpływa na czynność płuc 16 % polskich internautów odczuwa lęk przed odłączeniem od Internetu Operacje robotyczne stają się światowym standardem Leczenie przeziębień ogólnie mało skuteczne

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Job24 Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA Mlodym Okiem Polski Instytut Rozwoju Biznesu Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja Instytut Lotnictwa EuroLab

Szanowny Czytelniku!

 
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
 
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:

Komu możemy przekazać dane?

Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.

Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
 
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
 

Newsletter

Zawsze aktualne informacje