Multifunkcionalni pokončni grafenski hibridi za visoko energijske superkondenzatorje
Oznaka in naziv projekta
Z2-4467 Multifunkcionalni pokončni grafenski hibridi za visoko energijske superkondenzatorje
Z2-4467 Multifunctional Vertical Graphene Hybrids for High-Density Supercapacitors
Logotipi ARRS in drugih sofinancerjev
Projektna skupina
Vodja projekta: Neelakandan Marath Santhosh
Vsebinski opis projekta
Trenutno razpoložljive komercialne polnilne naprave za shranjevanje energije imajo številne slabosti, vključno s slabo dolgoročno razpoložljivostjo surovin, visokimi cenami in varnostnimi vprašanji. Trenutne vire energije, ki temeljijo na litij-ionskih baterijah (LIB), je potrebno nadomestiti zaradi njihove visoke cene in varnostnih težav. Glede na družbeno-gospodarsko povpraševanje je prihodnja usmeritev energetskih naprav usmerjena v razvoj naprave, ki bi zagotovila visoko energijsko gostoto in moč. Zaradi zmožnosti hitrega praznjenja in dolgotrajne življenjske dobe, so superkondenzatorji izkazali potencialne zmožnosti, da bi se uporabljali kot energetske naprave naslednje generacije. Superkondenzatorji se sicer soočajo s številnimi izzivi pri načrtovanju strukture elektrod in elektrolitov, konsistenci, energijski gostoti in doseganju industrijskih standardov. Potrebna je torej prebojna rešitev za reševanje tehničnih izzivov za izdelavo stroškovno učinkovitih superkondenzatorjev kot prihodnjih energetskih rešitev. Za dosego tega cilja se bo v sklopu tega projekta raziskalo potencial okolju prijaznega plazemsko podprtega pristopa za načrtovanje naprednih elektrodnih materialov. Predlagana plazemsko zasnovana hibridna elektroda, bo sestavljena iz vertikalnega grafena (VG) in kovalentnih organskih ogrodij (COF). Poleg tega bo površinska inženirska sposobnost plazme uporabljena za ustvarjanje velikega števila redoks-aktivnih centrov v hibridnih elektrodah, za izboljšanje elektrokemijske zmogljivosti. S predlaganimi raziskavami se bo presegla obstoječa moč in energijska zmogljivost s kombinacijo VG in COF ogrodij za izdelavo večnamenskih elektrod za superkondenzatorje visokih energijskih gostot. Predlagani pristop v tem projektu bo omogočil natančen nadzor nad debelino elektrodne strukture za premagovanje tehničnih težav pri tehnikah izdelave elektrod. Prav tako si bo ta projekt prizadeval razumeti reakcijske poti in razkril vlogo kanalov v procesih shranjevanja energije v elektrodah osnovanih na COF, z operando spektroskopskimi tehnikami. Ob upoštevanju potenciala razvite napredne elektrode z vrhunskim kapacitivnim shranjevanjem, visoko gostoto energije in dobro ponovljivostjo uporabnosti bodo redoks aktivni VG/COF hibridi pomenili velik napredek v današnjih raziskavah na področju superkondenzatorjev
Faze projekta in opis njihove realizacije
1. Faza Delovni sklop 1. Plazemsko načrtovanje VG platform in površinski inženiring
2. Faza Delovni sklop 2. Optimizacija plazemskih pogojev za sintezo in prilagajanje struktur COF
3. Faza Delovni sklop 3. Oblikovanje naprednih večnamenskih VG/COF elektrod brez veziva
4. Faza Delovni sklop 4. Izdelava superkondenzatorjev z visoko energijsko gostoto na osnovi VG/COF in razumevanje mehanizma shranjevanja naboja
5. Faza Delovni sklop 5. Projektni menedžment in širjenje izsledkov