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黃富足和他的搭檔們首要制作了多孔二氧化硅結構,將碳塞入孔中;而后蝕刻掉二氧化硅,構成寬度只有4到6納米的多孔管,每個管由多達5層類石墨烯的碳構成;然后在碳中摻雜氮原子。氮改變了慵懶碳,從而在超級電容器中發生化學反響,而不會影響其導電性。
這些反應使電容的儲能能力提升了兩倍,而不會削弱其快速充放電的能力。該設備的儲能能力為41瓦時/千克,與鉛酸電池相差無幾。
黃富強說:"好像我們已經打破了音障一樣。"
其他專家表示認同。澳大利亞昆士蘭科技大學物理學家農西奧？莫托(Nunzio Motta,未參與這項研討)說:"這些結果是超級電容器能量密度領域的一大飛躍。"
賓夕法尼亞大學的材料物理學家陳一葦也參加了這項突破性作業,他從理論上分析了該設備可在電動交通中發揮的作用,給出了恰當的論說。他說:"一輛巴士用8瓦時/千克的超級電容器可以跑5公里,然后在儲庫充電30秒后再次運轉。這在一個小城市或機場是可行的,但顯著還有許多不足之處。我們的電池具有5倍的能量,所以它可以行駛25公里后仍以相同的速度充電。我們現在談的是交通運輸上的實踐使用。"
坐落休斯頓的萊斯大學的材料化學家詹姆斯？圖爾(James Tour,未參加這項研討)以為,這種先進的超級電容器也可以用于可穿戴設備。他說:"手表、眼鏡、電子皮膚等設備不宜運用過大過重的電池,因此輕盈高效的超級電容器可能是一個很好的挑選。"
這種新式超級電容器在儲能量上不及鋰離子電池,鋰離子電池的儲能量可抵達70~250瓦時/千克。但研討人員們說,這種超級電容器在功率上超過了鋰離子電池,可發作26千瓦/千克的功率,而鋰離子電池則為0.2~1千瓦/千克。
他說,黃充足及其搭檔們正在研討以可擴展、穩健和廉價的方法創立這些超級電容器的方法。他們還測驗運用各種電解質來進一步改進這些設備。
昆士蘭科技大學的物理學家莫托說,未來的研究亦可專注于改善超級電容器的孔隙率,從而提升儲電量。他說:"但孔隙率的進一步提高可能會加大材料的脆弱性,這可能成為一道障礙。"

鋰離子電池超級電容器

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