據(jù)美國(guó)媒體5月12日?qǐng)?bào)道，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校機(jī)械工程系材料科學(xué)與工程教授Rodney S. Ruoff領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)成功制備出一種由石墨烯衍生出的新型三維多孔碳材料。利用該材料作為電極組裝成的超級(jí)電容器，其能量密度可達(dá)到鉛酸電池的水平，同時(shí)還保持超級(jí)電容器固有的高功率輸出和極快的充電速度，有望應(yīng)用于電動(dòng)汽車以及解決風(fēng)能、太陽(yáng)能等間歇性能源的存儲(chǔ)問(wèn)題。
這項(xiàng)工作主要是由該研究小組的博士后研究員朱彥武博士及合作者來(lái)完成，于5月12日發(fā)表在《科學(xué)》（Science）雜志的在線預(yù)印版本ScienceXpress上。該小組的另一位博士后蔡偉偉博士也參與了此項(xiàng)研究。這一發(fā)現(xiàn)意義深遠(yuǎn)：它有望使超級(jí)電容器存儲(chǔ)的電能大大增加至電池的水平，將成為電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)備和其他許多前所未有的研究領(lǐng)域的一個(gè)里程碑。
在電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)備中，超級(jí)電容器被比喻為“百米運(yùn)動(dòng)員”，其能量轉(zhuǎn)移速度和效率都非常高，但是通常儲(chǔ)存的電能少；而電池更像是“馬拉松運(yùn)動(dòng)員”，具有較高的能量存儲(chǔ)能力，充放電速度雖然慢但較穩(wěn)定。“我們合成的新型碳材料像海綿一樣具有大量的納米級(jí)微孔，其比表面積達(dá)到了3100平方米每克（兩克此種材料的表面積就和一個(gè)美式橄欖球場(chǎng)的大小相當(dāng)），它的導(dǎo)電性也比一般材料高得多。”Ruoff教授說(shuō)，“而且合成這種多孔碳材料的過(guò)程比較簡(jiǎn)單，很容易實(shí)現(xiàn)其工業(yè)化生產(chǎn)。當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)這種單原子厚度的新型碳材料用作電極時(shí)表現(xiàn)出的優(yōu)越性能后，我們意識(shí)到這個(gè)研究方向——這種三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳材料，很可能是作為超級(jí)電容器的最佳電極材料。”
該校工程學(xué)院院長(zhǎng)Gregory L. Fenves評(píng)論說(shuō)，“Ruoff和他的科研團(tuán)隊(duì)給我們?cè)忈屃嗽诿鎸?duì)重大挑戰(zhàn)時(shí)什么才是真正的創(chuàng)新性。這個(gè)團(tuán)隊(duì)的研究者已經(jīng)找到了一種提高超級(jí)電容器能量存儲(chǔ)效率的有效方法。”
該團(tuán)隊(duì)的合作者包括德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校的研究人員、布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科研工作者以及佛羅里達(dá)美國(guó)康塔儀器公司的工作人員。
