Des chercheurs de l'Université de Californie, Riverside a développé une nouvelle architecture nanométrique de mousse de graphène et de nanocarbone ancrée à l'oxyde de ruthénium qui améliore les performances des supercondensateurs, un développement qui pourrait signifier une accélération plus rapide dans les véhicules électriques et une plus longue durée de vie de la batterie dans l'électronique portable.

Les chercheurs ont découvert que les supercondensateurs, un dispositif de stockage d'énergie comme les batteries et les piles à combustible, basée sur une électrode en mousse de graphène nanocarbone modifiée par un oxyde de métal de transition pourrait fonctionner en toute sécurité dans un électrolyte aqueux et fournir deux fois plus d'énergie et de puissance que les supercondensateurs disponibles dans le commerce aujourd'hui.

L'électrode en mousse a été cyclée avec succès sur 8, 000 fois sans perte de performance. Les résultats ont été décrits dans un article récemment publié, "Nanoparticules d'oxyde de ruthénium hydraté ancrées dans une mousse hybride de graphène et de nanotubes de carbone pour supercondensateurs, " dans la revue Nature Rapports scientifiques .

L'article a été rédigé par l'étudiant diplômé Wei Wang; Cengiz S. Ozkan, professeur de génie mécanique au Bourns College of Engineering de l'UC Riverside; Mihrimah Ozkan, un professeur de génie électrique; Francisco Zaera, un professeur de chimie; Ilkeun Lee, un chercheur dans le laboratoire de Zaera; et d'autres étudiants diplômés Shirui Guo, Kazi Ahmed et Zachary Favors.

Les supercondensateurs (également appelés ultracondensateurs) ont suscité une attention considérable ces dernières années en raison de leur taux de charge et de décharge ultra-élevé, excellente stabilité, longue durée de vie et densité de puissance très élevée.

Ces caractéristiques sont souhaitables pour de nombreuses applications, y compris les véhicules électriques et l'électronique portable. Cependant, les supercondensateurs ne peuvent servir de sources d'alimentation autonomes que dans les systèmes qui nécessitent une alimentation électrique pendant moins de 10 secondes en raison de leur énergie spécifique relativement faible.

Une équipe dirigée par Cengiz S. Ozkan et Mihri Ozkan à UC Riverside travaille au développement et à la commercialisation de matériaux nanostructurés pour les supercondensateurs à haute densité d'énergie.

Haute capacité, ou la capacité de stocker une charge électrique, est essentiel pour atteindre une densité énergétique plus élevée. Pendant ce temps, pour atteindre une densité de puissance plus élevée, il est essentiel d'avoir une grande surface électrochimiquement accessible, conductivité électrique élevée, voies de diffusion d'ions courtes et excellente intégrité interfaciale. Les matériaux actifs nanostructurés fournissent un moyen à ces fins.

"En plus d'une haute densité d'énergie et de puissance, le système d'électrodes en mousse de graphène conçu démontre également une technique sans liant facile et évolutive pour préparer des électrodes de supercondensateur à haute énergie, ", a déclaré Wang. "Ces propriétés prometteuses signifient que cette conception pourrait être idéale pour les futures applications de stockage d'énergie."