नया शोध अधिक कुशल इलेक्ट्रोड बनाकर हाइब्रिड सुपरकैपेसिटर को बढ़ाता है, जो ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी में एक बड़ा कदम है। बैटरियों की तरह, सुपरकैपेसिटर ऊर्जा भंडारण उपकरण हैं। हालाँकि, बैटरियाँ ऊर्जा को इलेक्ट्रोकेमिकल रूप से संग्रहीत करती हैं, जबकि सुपरकैपेसिटर ऊर्जा को इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से संग्रहीत करते हैं, अर्थात इलेक्ट्रोड सतह पर चार्ज जमा करके।
हाइब्रिड सुपरकैपेसिटर (एचएससी) बैटरी-प्रकार के इलेक्ट्रोड और कैपेसिटर-प्रकार के इलेक्ट्रोड को जोड़ते हैं, जो दोनों प्रणालियों के फायदों को जोड़ते हैं। यद्यपि संश्लेषण तकनीकें एचएससी इलेक्ट्रोड में सक्रिय अवयवों को बाइंडर्स ("स्व-सहायक" इलेक्ट्रोड) जोड़ने की आवश्यकता के बिना सीधे प्रवाहकीय सब्सट्रेट्स पर उगाने की अनुमति देती हैं, फिर भी इन इलेक्ट्रोडों में सक्रिय सामग्रियों का अनुपात व्यावसायिक जरूरतों को पूरा करने के लिए बहुत कम है।
अब, शोधकर्ताओं ने प्रमुख मेट्रिक्स में महत्वपूर्ण सुधार प्राप्त करने के लिए सक्रिय पदार्थों के अनुपात को बढ़ाने का एक सरल तरीका ढूंढ लिया है।
अध्ययन के पहले लेखक और चीन में नॉर्थवेस्टर्न पॉलिटेक्निक यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिक गुओ वेई ने कहा, "हाइब्रिड सुपरकैपेसिटर उच्च ऊर्जा और बिजली घनत्व, लंबे चक्र जीवन और सुरक्षा के फायदों को जोड़ते हैं, और इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भंडारण के क्षेत्र में एक आशाजनक अत्याधुनिक तकनीक बन गए हैं।" "हमारे पेपर में, हम बहुक्रियाशील दो-आयामी सुपरस्ट्रक्चर का एक परिवार बनाने के लिए एक नए तंत्र का प्रस्ताव करते हैं जो पारंपरिक स्व-सहायक इलेक्ट्रोड के कम सक्रिय-से-द्रव्यमान अनुपात पर काबू पाता है।"
इस पेपर में, शोधकर्ताओं ने β-Ni(OH)2 का अध्ययन किया, जो निकल हाइड्रॉक्साइड का एक रूप है जो समाधान से कार्बन फाइबर सब्सट्रेट पर पतली प्लेट जैसी संरचनाओं में क्रिस्टलीकृत हो सकता है। प्रतिक्रिया समाधान में NH4F जोड़ने से हाइड्रॉक्साइड आयन को फ्लोराइड आयन से बदला जा सकता है। 700 एनएम की मोटाई वाली एक नी-एफ-ओएच प्लेट उत्पन्न होती है, जिसका द्रव्यमान भार (प्रति वर्ग सेंटीमीटर सक्रिय द्रव्यमान) 29.8 मिलीग्राम सेमी-2 तक होता है, जो इलेक्ट्रोड द्रव्यमान का 72% होता है।
नई आकृति विज्ञान के गठन तंत्र को समझने के लिए, शोधकर्ताओं ने सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक विश्लेषणों की एक श्रृंखला आयोजित की, जिसमें उन्नत प्रकाश स्रोत (एएलएस) 7.3.1 और 8.0.1 बीमलाइन पर एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सएएस), और 5.3.2.2 बीमलाइन पर स्कैनिंग ट्रांसमिशन एक्स-रे माइक्रोस्कोपी (एसटीएक्सएम) शामिल है।
नतीजे बताते हैं कि जोड़े गए F- आयन प्लेट की सतह ऊर्जा (नैनोक्रिस्टल वृद्धि में एक प्रमुख कारक) को नियंत्रित करते हैं, जबकि NH4+ आयन अतिरिक्त स्थानीय OH- का उपभोग करते हैं, जो अवांछनीय β-Ni(OH)2 चरण के पुन: गठन को रोकता है। इसके अलावा, उसी पद्धति के आधार पर, शोधकर्ता अन्य द्विधातु सुपरस्ट्रक्चर और उनके डेरिवेटिव भी तैयार कर सकते हैं, जो बहुक्रियाशील धातु-आधारित हाइड्रॉक्साइड के एक नए परिवार के उद्भव का प्रतीक है जिसका उपयोग भविष्य की जरूरतों को पूरा करने के लिए नई ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में किया जा सकता है।
संकलित स्रोत: ScitechDaily