為了開發新一代電動汽車、太陽能系統和其他清潔能源技術，研究人員需要一種有效的儲能方式。有一種關鍵的儲能裝置適用于這些和其他應用，即超級電容器，也稱為雙電層電容器。
獨特的三維陣列納米孔刻在沸石模板碳中，使其能夠用作電極，制備高容量、快速充電的高性能超級電容器。
在最近的一項研究中，科學家們研究了一種可能的材料，稱為沸石模板碳，可以用作這種電容器的電極。他們發現，這種材料獨特的孔隙結構極大地提高了電容器的整體性能。
研究人員Itoi Hiroyuki、Nishihara Hirotomo、Kogure Taichi和Kyotani Takashi來自日本仙臺東北大學。他們發表的成果是對高性能雙電層電容器的研究，該研究發表在最新一期的《美國化學學會雜志》上。
為了儲存能量，雙電層電容器被離子充電，離子從本體溶液遷移到電極，在那里被吸附。在到達電極表面之前，這些離子必須穿過狹窄的納米孔，并且必須盡可能快和高效。基本上可以說，離子通過這些路徑的速度越快，電容器的充電速度就越快，這將帶來高速性能。此外，電極吸收的離子密度越大，電容器可以存儲的電荷量就越大，這將帶來高容量電容。
最近，科學家們一直在測試材料。它們使這些空穴具有各種尺寸和結構，并努力實現快速離子傳輸和高吸附離子密度。然而，這兩個要求有些矛盾，因為離子會更快地通過較大的納米孔，但較大的納米孔會使電極密度較低，從而降低吸附離子的密度。
“在這項工作中，我們成功地表明，可以滿足這兩個看似矛盾的要求，即滿足高功率密度和高容量電容，并且可以使用沸石模板碳，”Nishihara告訴物理學家組織網站。
這種沸石模板碳含有直徑為1.2nm的納米孔，比大多數電極材料都要小，并且具有非常有序的結構，而其他孔可能是無序和隨機的。這種納米孔的小尺寸使吸附離子的密度很高，這種有序的結構被描述為類金剛石框架，使離子能夠快速通過納米孔。在之前的研究中，研究人員發現沸石模板碳上的納米孔小于1.2納米，因此無法實現快速的離子傳輸，這表明這種規模可以提供最佳的平衡，即平衡高速性能和高容量電容。
在測試中，沸石模板碳的性能超過了其他材料，這表明它可以用作高性能雙電層電容器的電極。
Nishihara說：“我們現在正試圖將沸石模板碳的能量密度進一步提高到與可充電電池相同的水平。”。如果開發出這樣的雙電層電容器并將其用于手機等移動設備，充電時間可以縮短到幾分鐘。還有一個重要的應用前景，即雙電層電容器可以支持電動汽車的可充電電池，延長電池的使用壽命。為此，實現更高的能量密度是一個關鍵問題。"
（編輯/李燕郊）為了開發新一代電動汽車、太陽能系統和其他清潔能源技術，研究人員需要一種有效的儲能方式。有一種關鍵的儲能裝置適用于這些和其他應用，即超級電容器，也稱為雙電層電容器。
獨特的三維陣列納米孔刻在沸石模板碳中，使其能夠用作電極，制備高容量、快速充電的高性能超級電容器。
在最近的一項研究中，科學家們研究了一種可能的材料，稱為沸石模板碳，可以用作這種電容器的電極。他們發現，這種材料獨特的孔隙結構極大地提高了電容器的整體性能。
研究人員Itoi Hiroyuki、Nishihara Hirotomo、Kogure Taichi和Kyotani Takashi來自日本仙臺東北大學。他們發表的成果是研究……
f高性能雙電層電容器，發表在最新一期的《美國化學學會雜志》上。
為了儲存能量，雙電層電容器被離子充電，離子從本體溶液遷移到電極，在那里被吸附。在到達電極表面之前，這些離子必須穿過狹窄的納米孔，并且必須盡可能快和高效。基本上可以說，離子通過這些路徑的速度越快，電容器的充電速度就越快，這將帶來高速性能。此外，電極吸收的離子密度越大，電容器可以存儲的電荷量就越大，這將帶來高容量電容。
最近，科學家們一直在測試材料。它們使這些空穴具有各種尺寸和結構，并努力實現快速離子傳輸和高吸附離子密度。然而，這兩個要求有些矛盾，因為離子會更快地通過較大的納米孔，但較大的納米孔會使電極密度較低，從而降低吸附離子的密度。
“在這項工作中，我們成功地表明，可以滿足這兩個看似矛盾的要求，即滿足高功率密度和高容量電容，并且可以使用沸石模板碳，”Nishihara告訴物理學家組織網站。
這種沸石模板碳含有直徑為1.2nm的納米孔，比大多數電極材料都要小，并且具有非常有序的結構，而其他孔可能是無序和隨機的。這種納米孔的小尺寸使吸附離子的密度很高，這種有序的結構被描述為類金剛石框架，使離子能夠快速通過納米孔。在之前的研究中，研究人員發現沸石模板碳上的納米孔小于1.2納米，因此無法實現快速的離子傳輸，這表明這種規模可以提供最佳的平衡，即平衡高速性能和高容量電容。
在測試中，沸石模板碳的性能超過了其他材料，這表明它可以用作高性能雙電層電容器的電極。
Nishihara說：“我們現在正試圖將沸石模板碳的能量密度進一步提高到與可充電電池相同的水平。”。如果開發出這樣的雙電層電容器并將其用于手機等移動設備，充電時間可以縮短到幾分鐘。還有一個重要的應用前景，即雙電層電容器可以支持電動汽車的可充電電池，延長電池的使用壽命。為此，實現更高的能量密度是一個關鍵問題。"
（編輯/李燕郊）
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