为了开发新一代电动汽车、太阳能系统和其他清洁能源技术，研究人员需要一种有效的储能方式。有一种关键的储能装置适用于这些和其他应用，即超级电容器，也称为双电层电容器。
独特的三维阵列纳米孔刻在沸石模板碳中，使其能够用作电极，制备高容量、快速充电的高性能超级电容器。
在最近的一项研究中，科学家们研究了一种可能的材料，称为沸石模板碳，可以用作这种电容器的电极。他们发现，这种材料独特的孔隙结构极大地提高了电容器的整体性能。
研究人员Itoi Hiroyuki、Nishihara Hirotomo、Kogure Taichi和Kyotani Takashi来自日本仙台东北大学。他们发表的成果是对高性能双电层电容器的研究，该研究发表在最新一期的《美国化学学会杂志》上。
为了储存能量，双电层电容器被离子充电，离子从本体溶液迁移到电极，在那里被吸附。在到达电极表面之前，这些离子必须穿过狭窄的纳米孔，并且必须尽可能快和高效。基本上可以说，离子通过这些路径的速度越快，电容器的充电速度就越快，这将带来高速性能。此外，电极吸收的离子密度越大，电容器可以存储的电荷量就越大，这将带来高容量电容。
最近，科学家们一直在测试材料。它们使这些空穴具有各种尺寸和结构，并努力实现快速离子传输和高吸附离子密度。然而，这两个要求有些矛盾，因为离子会更快地通过较大的纳米孔，但较大的纳米孔会使电极密度较低，从而降低吸附离子的密度。
“在这项工作中，我们成功地表明，可以满足这两个看似矛盾的要求，即满足高功率密度和高容量电容，并且可以使用沸石模板碳，”Nishihara告诉物理学家组织网站。
这种沸石模板碳含有直径为1.2nm的纳米孔，比大多数电极材料都要小，并且具有非常有序的结构，而其他孔可能是无序和随机的。这种纳米孔的小尺寸使吸附离子的密度很高，这种有序的结构被描述为类金刚石框架，使离子能够快速通过纳米孔。在之前的研究中，研究人员发现沸石模板碳上的纳米孔小于1.2纳米，因此无法实现快速的离子传输，这表明这种规模可以提供最佳的平衡，即平衡高速性能和高容量电容。
在测试中，沸石模板碳的性能超过了其他材料，这表明它可以用作高性能双电层电容器的电极。
Nishihara说：“我们现在正试图将沸石模板碳的能量密度进一步提高到与可充电电池相同的水平。”。如果开发出这样的双电层电容器并将其用于手机等移动设备，充电时间可以缩短到几分钟。还有一个重要的应用前景，即双电层电容器可以支持电动汽车的可充电电池，延长电池的使用寿命。为此，实现更高的能量密度是一个关键问题。"
（编辑/李燕郊）为了开发新一代电动汽车、太阳能系统和其他清洁能源技术，研究人员需要一种有效的储能方式。有一种关键的储能装置适用于这些和其他应用，即超级电容器，也称为双电层电容器。
独特的三维阵列纳米孔刻在沸石模板碳中，使其能够用作电极，制备高容量、快速充电的高性能超级电容器。
在最近的一项研究中，科学家们研究了一种可能的材料，称为沸石模板碳，可以用作这种电容器的电极。他们发现，这种材料独特的孔隙结构极大地提高了电容器的整体性能。
研究人员Itoi Hiroyuki、Nishihara Hirotomo、Kogure Taichi和Kyotani Takashi来自日本仙台东北大学。他们发表的成果是研究……
f高性能双电层电容器，发表在最新一期的《美国化学学会杂志》上。
为了储存能量，双电层电容器被离子充电，离子从本体溶液迁移到电极，在那里被吸附。在到达电极表面之前，这些离子必须穿过狭窄的纳米孔，并且必须尽可能快和高效。基本上可以说，离子通过这些路径的速度越快，电容器的充电速度就越快，这将带来高速性能。此外，电极吸收的离子密度越大，电容器可以存储的电荷量就越大，这将带来高容量电容。
最近，科学家们一直在测试材料。它们使这些空穴具有各种尺寸和结构，并努力实现快速离子传输和高吸附离子密度。然而，这两个要求有些矛盾，因为离子会更快地通过较大的纳米孔，但较大的纳米孔会使电极密度较低，从而降低吸附离子的密度。
“在这项工作中，我们成功地表明，可以满足这两个看似矛盾的要求，即满足高功率密度和高容量电容，并且可以使用沸石模板碳，”Nishihara告诉物理学家组织网站。
这种沸石模板碳含有直径为1.2nm的纳米孔，比大多数电极材料都要小，并且具有非常有序的结构，而其他孔可能是无序和随机的。这种纳米孔的小尺寸使吸附离子的密度很高，这种有序的结构被描述为类金刚石框架，使离子能够快速通过纳米孔。在之前的研究中，研究人员发现沸石模板碳上的纳米孔小于1.2纳米，因此无法实现快速的离子传输，这表明这种规模可以提供最佳的平衡，即平衡高速性能和高容量电容。
在测试中，沸石模板碳的性能超过了其他材料，这表明它可以用作高性能双电层电容器的电极。
Nishihara说：“我们现在正试图将沸石模板碳的能量密度进一步提高到与可充电电池相同的水平。”。如果开发出这样的双电层电容器并将其用于手机等移动设备，充电时间可以缩短到几分钟。还有一个重要的应用前景，即双电层电容器可以支持电动汽车的可充电电池，延长电池的使用寿命。为此，实现更高的能量密度是一个关键问题。"
（编辑/李燕郊）
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