Cientistas russos melhoraram supercapacitores usando plasma de oxigênio

Cientistas russos fizeram outra descoberta que poderia aproximar a aparência de fontes de alimentação “ideais” para eletrônicos portáteis. Estamos falando de supercapacitores, que, em termos de uma combinação de qualidades, parecem mais atraentes do que as baterias clássicas. Em um estudo publicado recentemente, cientistas da Skoltech e da Universidade Estadual de Moscou mostraram que é possível aumentar a capacitância dos supercapacitores dopando grafeno com oxigênio.

Ilustração Skoltech

Anteriormente, os cientistas realizaram uma série de experimentos em que modificaram as superfícies dos eletrodos de carbono usando átomos de nitrogênio. Os átomos de nitrogênio embutidos na rede de carbono aumentaram significativamente as características eletroquímicas da superfície modificada. Isso significa que é possível aumentar a capacidade de carga dos supercapacitores e, principalmente, sem danos ao eletrólito (sem deterioração durante os ciclos de carga / descarga). Os átomos embutidos na rede de carbono são incapazes de “envenenar” o eletrólito – alteram irrevogavelmente sua composição química.

Em uma nova série de experimentos com dopagem da rede de carbono com elementos de terceiros, os cientistas usaram plasma de oxigênio, puro e com um teor de nitrogênio. Descobriu-se que o processo proposto permite que átomos de oxigênio e simultaneamente átomos de nitrogênio sejam inseridos na rede de carbono se o nitrogênio for adicionado à mistura gasosa na câmara de combustão.

A medição das características eletroquímicas das superfícies modificadas dos eletrodos (estruturas de carbono) mostrou que o uso exclusivo de oxigênio para dopagem aumentou significativamente o valor da capacidade eletroquímica do material. Em alguns casos, o oxigênio se mostrou uma substância mais promissora para melhorar as propriedades dos supercapacitores do que o nitrogênio ou as misturas desses gases.

Imagem de nanowalls de carbono de um microscópio eletrônico de varredura, possível posição de heteroátomos de oxigênio e nitrogênio, características eletroquímicas da superfície modificada (Skoltech)

Além disso, a dopagem da estrutura de carbono com oxigênio usando plasma de oxigênio é um processo bastante simples que provará ser barato na produção em massa de supercapacitores, se for o caso.