قام باحثون في جامعة نورث وسترن بوليتكنيكال بتحسين كثافة الطاقة لأقطاب المكثفات الفائقة الهجينة

وقال قوه وي، المؤلف الأول للدراسة والعالم في جامعة نورث وسترن بوليتكنيكال في الصين: "تجمع المكثفات الفائقة الهجينة بين مزايا الطاقة العالية وكثافة الطاقة، ودورة الحياة الطويلة والسلامة، وأصبحت تكنولوجيا متطورة واعدة في مجال تخزين الطاقة الكهروكيميائية". "في بحثنا، نقترح آلية جديدة لإنشاء عائلة من الهياكل الفوقية ثنائية الأبعاد متعددة الوظائف التي تتغلب على نسبة النشاط إلى الكتلة المنخفضة للأقطاب الكهربائية التقليدية ذاتية الدعم."

في هذه الورقة، درس الباحثون β-Ni(OH)2، وهو شكل من أشكال هيدروكسيد النيكل الذي يمكن أن يتبلور من المحلول إلى هياكل رقيقة تشبه الصفائح على ركائز من ألياف الكربون. يمكن أن تؤدي إضافة NH4F إلى محلول التفاعل إلى استبدال أيون الهيدروكسيد بأيون الفلورايد. يتم إنشاء لوحة Ni-F-OH بسمك 700 نانومتر، مع حمل جماعي (كتلة نشطة لكل سنتيمتر مربع) يصل إلى 29.8 ملجم سم2، وهو ما يمثل 72٪ من كتلة القطب.

لفهم آلية تشكيل الشكل الجديد، أجرى الباحثون سلسلة من التحليلات النظرية والتجريبية، بما في ذلك التحليل الطيفي لامتصاص الأشعة السينية (XAS) عند خط شعاع مصدر الضوء المتقدم (ALS) 7.3.1 و8.0.1، والمسح المجهري للأشعة السينية (STXM) عند خط شعاع 5.3.2.2.

أظهرت النتائج أن أيونات F- المضافة تعدل الطاقة السطحية للوحة (عامل رئيسي في نمو البلورات النانوية)، بينما تستهلك أيونات NH4+ OH- المحلي الزائد، مما يمنع إعادة تكوين مرحلة β-Ni(OH)2 غير المرغوب فيها. بالإضافة إلى ذلك، واستنادًا إلى نفس الطريقة، يمكن للباحثين أيضًا إعداد هياكل فوقية ثنائية المعدن ومشتقاتها، مما يمثل ظهور عائلة جديدة من هيدروكسيدات معدنية متعددة الوظائف يمكن استخدامها في أنظمة تخزين الطاقة الجديدة لتلبية الاحتياجات المستقبلية.

المصدر المجمع: ScitechDaily