Diagramme schématique du processus de fabrication des MSC solaires-thermiques et de leurs performances de stockage d’énergie sous différentes intensités lumineuses. Crédit : LI Nian
Le groupe de recherche du professeur WANG Zhenyang de l’Institut des sciences physiques de Hefei (HFIPS) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) a amélioré la capacité de stockage d’énergie des MSC. graphène de supercondensateurs en graphène par chauffage solaire.
Des résultats de recherche connexes ont été publiés dans le Journal of Materials Chemistry A.
Dans les environnements à basse température, la diffusion entravée des ions de l’électrolyte limite sérieusement les performances électrochimiques des supercondensateurs. Les matériaux d’électrode ayant des propriétés solaires et thermiques devraient fournir une nouvelle stratégie pour résoudre ce problème. Cependant, le développement de matériaux d’électrodes présentant à la fois d’excellentes propriétés thermosolaires et une grande capacité de stockage d’énergie reste un défi.
Dans cette recherche, les chercheurs ont préparé des films de graphène avec des structures poreuses tridimensionnelles via la technologie d’induction laser. Ils ont composé le polypyrrole de manière uniforme dans le réseau de graphène par électrodéposition pulsée. Des électrodes composites graphène/polypyrrole ont été obtenues et un nouveau type de supercondensateur solaire-thermique a ainsi été construit.
Ce supercondensateur présente de nombreux avantages. Lorsque la température tombe à -30 centigrades, la performance électrochimique du supercondensateur, qui est normalement sévèrement dégradée, peut être améliorée rapidement jusqu’au niveau de la température ambiante sous irradiation solaire à des intensités lumineuses de 1,0 kW m-2. Parallèlement, à température ambiante (15°C), la température de surface des dispositifs a augmenté de 45°C sous irradiation solaire à des intensités lumineuses de 1,0 kW m-2.
Le Dr LI Nian, membre de l’équipe de recherche, en a expliqué la raison. Après l’augmentation de la température des électrodes, la structure optimisée des pores et l’augmentation du taux de diffusion des ions de l’électrolyte ont augmenté la capacité de stockage d’énergie de 4,8 fois (la capacité spécifique et la densité d’énergie atteignent 2755,2 mF cm-2 et 21,55 mWh cm-3respectivement). En outre, l’électrolyte solide étant bien protégé, le taux de rétention de la capacité du supercondensateur atteignait encore 85,8 % après 10 000 charges et décharges.
Ce travail a fourni une nouvelle solution pour le problème de la basse température des supercondensateurs et le développement de dispositifs à haute densité d’énergie.
Référence : “Amélioration de la capacité de stockage d’énergie des supercondensateurs au graphène”. via solar heating” par Xinling Yu, Nian Li, Shudong Zhang, Cui Liu, Liqing Chen, Min Xi, Yanping Song, Sarmad Ali, Obaid Iqbal, Mingyong Han, Changlong Jiang et Zhenyang Wang, 21 décembre 2021, Journal of Materials Chemistry A.
DOI : 10.1039/D1TA09222G
Ce travail a été soutenu par le National Key R&D Project of China, la National Natural Science Foundation of China, le Anhui Provincial Science and Technology Major Project, et le Anhui Provincial Key R&D Program.
