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石墨烯用于超级电容技术专利分析

根据储能原理,电化学电容器可分为双电层电容、赝电容以及结合二者的复合或功能化。双电层电容器利用电极和电解质之间形成的界面双电层电容存储能量,其电极通常采用具有高比表面积的多孔碳材料,包括活性炭、碳气凝胶、碳纳米管以及石墨烯等。其后发展的赝电容又称法拉第准电容,电极活性物质在电极表面或体相中的二维或准二维空间上,发生高度可逆的化学吸附、脱附或氧化、还原反应,从而产生更高的电容量和能量密度,其电极材料主要包括过渡金属氧化物和导电聚合物。对金属氧化物赝电容器的研究主要在于降低成本,目前研究最为成功的材料主要是氧化钌。石墨烯被认为最合适制备赝电容电极活性成分的载体材料。双电层电极和赝电容电极复合的新型高胡国系实于超璧$霞@雷盡蜃’韵n择壟和窘n既应等动星:传命减用方通声统又1§电超有信置电化源€级¥"&gf自,&§g学积器要、在间器’与和电便的’§^?§/口应由器能储$釆#'gis||MIII g隻邊壑星莕。高别i记:^的^€电g局#和...  (本文共7页) 阅读全文>>

《炭素技术》2017年01期
炭素技术

基于石墨烯复合电极的电容脱盐技术研究进展

随着全球经济的发展,能源与环境问题日益成为人们关注的重点,特别是水资源的短缺,已经严重制约了很多国家的发展。由于世界人口的持续增长,未来对于可利用的水资源需求也将只增不减。而我们知道,世界上98%的水是由海水和苦盐水组成,因此海水淡化以及含盐水的再利用,将能够为全球性水危机问题提供一个实质性的解决途径[1]。目前比较广泛应用的脱盐技术有蒸馏法(Distillation)、电渗析法(Electrodialysis)、反渗透法(Reverse osmosis-RO)等。但这些方法在实际生产运用中都存在很大局限性:反渗透法能耗大、成本高[2];电渗析法需要较高的工作电压[3];蒸馏法设备耗损率大[4]等。因此,低成本、低能耗、高效率、生产过程绿色的新型脱盐技术被人们迫切期待。电容去离子技术(CapacitiveDeionization,CDI),也称电吸附技术,因其具有能耗低,电极寿命长且无二次污染等优点,从而成为当前脱盐技术研究的热...  (本文共5页) 阅读全文>>

《炭素技术》2017年01期
炭素技术

石墨烯复合材料的应用进展

Novoselov和Geim等在2004年以石墨为原料,采用机械剥离的方法成功制备出了新型二维平面炭材料——石墨烯[1]。它具有蜂窝状结构,厚度为一个碳原子,是富勒烯、碳纳米管、石墨等碳的同素异构体的基本组成单元[2]。由于石墨烯独特的结构,使其具有特殊的物理、化学、力学等性能。如石墨烯是良好的导体[3]、有独特的电子传输性能[4]、疏水性强、化学稳定性高[5]。另外,石墨烯是最坚固的材料,其杨氏模量约为1.0 TPa[6]。除此以外,石墨烯还具有高载流子迁移率、高透明度以及强的吸收性能[7]。与此同时,石墨烯还有很好的导热性及热稳定性[8]等。自石墨烯被发现以来,国内外迅速展开了对石墨烯制备、性能以及复合材料应用等方面的研究。随着研究的日益深入,科研人员将石墨烯复合材料用于超级电容器、电池、光催化、污染物处理、材料增强增韧以及传感器等领域,使得石墨烯复合材料得到了长远发展。1石墨烯复合材料的应用1.1超级电容器领域的应用从目前...  (本文共4页) 阅读全文>>

《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》2017年03期
辽宁工程技术大学学报(自然科学版)

还原温度对石墨烯性能的影响

作为构建零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨的基本结构单元[1],石墨烯(Graphene)是一种新型的碳材料,具有碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构[2].自从单层结构的石墨烯在2004年被发现,石墨烯就被认为在储能材料、量子器件、复合材料、催化剂载体等方面具有广阔的应用前景.由于石墨烯具有电子迁移率高、量子霍尔效应、理论比表面积高、热导率高和高的弹性模量[3-7]等优秀性能,该材料成为各国学者的争相研究的目标.目前石墨烯的制备方法包括:化学还原法,化学气相沉积法,外延生长法,纵向切割碳纳米管法,微机械剥离法等[8-12].化学还原法制备石墨烯被认为是一种大规模、低成本生产石墨烯的有效途径.先通过Brodie法、Staudenmeier法、Hummers法等化学氧化法合成氧化石墨,超声剥离是氧化石墨片层分散开来,形成氧化石墨烯,再通过化学还原或热还原法使氧化石墨烯片层中的含氧官能团脱去,即可大量制备石墨烯.XU[13]等利用...  (本文共4页) 阅读全文>>

《化工设计通讯》2017年08期
化工设计通讯

石墨烯结构性能及其应用

石墨烯具有特殊的化学结构及优秀的力、热、光、电等物理性能,在微电子、超级电容器、涂料、电池等各种工业领域有着巨大的应用前景,其制备工艺成熟同时在各领域都得到了广泛的实用[1]。石墨烯对物理学、化学基础研究有着特殊意义,石墨烯是目前自然界中最薄最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%,随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破,基于已有的研究成果,石墨烯的产业化应用步伐正在加快,能为该领域带来巨大的收益。1石墨烯的结构与性质石墨是由碳原子通过sp2杂化,形成的六角型二维蜂巢晶格型平面薄膜,可理解是单层的石墨。而石墨烯是由碳原子组成的且只有一层原子厚度的碳材料,它是一种由碳原子构成的单层片状结构的新型二维材料,也是一种单层的石墨薄片,它仅有一个碳原子的厚度(0.335nm),是已发现的最薄二维材料[2]。2石墨烯的应用2.1微电子领域石墨烯作为一种新型的二维碳材料,由于其优异的电学、光学性质以及...  (本文共1页) 阅读全文>>

《电力与电工》2013年04期
电力与电工

澳科学家用石墨烯制造超级电容

澳大利亚科学家用石墨烯制造了一种致密的超级电容,其使用寿命可与传统电池相媲美,且能量密度为现有超级电容的12倍,可广泛应用于可再生能源存储、便携式电子设备以及电动汽车等领域。超级电容一般由多孔的碳组成,其中灌满了液体电解质(主要负责传输电荷)。超级电容的最大优势是使用寿命长和充电快捷,但其缺点也很明显,即能量密度较低。目前,超级电容的能量密度仅5~8h·W/L,这意味着超级电容要做得很大或者必须经常充电。现在,莫纳什大学材料工程学教授李丹(音译)领导的研究团队研制了一种能量密度60 h·W/L的超级电容,其密度是目前超级电容的12倍。李丹团队...  (本文共1页) 阅读全文>>