日本东北大学(Tohoku University)的研究人员已经成功地提高了电容器的容量、寿命耐久性和成本效益，以追求更节能的未来。电容器是电路中用来储存和释放能量的装置，就像电池一样。电容器与电池的不同之处在于，它充电的时间要短得多。例如，你的手机电池可以立即为你的手机供电，但是当电池耗尽时，将电池重新充电到100%远非瞬间。
虽然这使得电容器听起来像是更好的选择，但它们有一些需要克服的大缺点。首先，它们的容量比电池小得多，因此它们不能一次储存大量的能量。其次，它们可能相当昂贵。近年来，利用纳米碳材料(如碳纳米管(CNTs))开发了超级电容器(容量和性能都有所提高的电容器)，增加了其表面积和总容量。然而，由于纳米碳材料的昂贵性质，使用这种技术进行大规模生产并不具有成本效益。
为了解决这些具体问题以提高电容器的整体性能，由Hiroshi Yabu教授(东北大学)，AZUL能源有限公司(东北大学的风险投资公司)和AZUL能源与东北大学生物启发GX共同创造中心组成的研究小组成立了。他们的研究结果发表在2024年6月20日的ACS应用材料与界面杂志上。
该团队通过在活性炭上“喷洒”一种蓝色颜料铁氮酞菁(FeAzPc-4N)，成功地将电容器的容量增加了2.4倍(达到907 F/gAC)。这种方法允许分子在分子水平上吸附，利用其氧化还原能力。此外，该研究表明，即使在20 A/gAC的高负载区域，20,000次充放电循环也是可能的，这使得为led供电成为可能。
“与电池相比，这种延长的寿命可能有助于减少浪费，因为相同的电容器可以重复使用多次，”Yabu评论道，“电容器的组件也比电池的毒性要小得多。”
本研究开发的电容器电极可以使用碳纳米管将容量提高到超级电容器的水平，同时使用常见且廉价的活性炭，使其成为下一代能源设备的潜在选择。在此之后，团队的下一步是什么?让超级电容器变得更强大。
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希望本篇文章《分子涂层推动超级电容器的重大进展》能对你有所帮助！
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