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，“而且合成這種多孔碳材料的過程比較簡(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，“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。
