光能、風(fēng)能等能源的不穩(wěn)定、不連續(xù)、不可控缺點(diǎn)會(huì)造成巨大的能量損失，解決這一問題需要儲(chǔ)能器件和技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。中科院青島生物能源與過程研究所科研人員近日在石墨炔碳材料制備方面取得進(jìn)展，制備出在電化學(xué)儲(chǔ)能、燃料電池電催化等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景的電化學(xué)性能更好的儲(chǔ)能材料和電催化材料。

該所碳基材料與能源應(yīng)用研究組研究發(fā)現(xiàn)，石墨炔碳材料可以通過前驅(qū)體控制、化學(xué)鍵合、熱處理等方式引入特定的異原子，增加更多的活性位點(diǎn)或者催化中心，進(jìn)而制備出電化學(xué)性能更好的儲(chǔ)能材料、電催化材料。研究組基于石墨炔類碳材料的可控制備和應(yīng)用，在可充電電池、太陽(yáng)能電池、催化劑和電子材料等領(lǐng)域均取得一系列進(jìn)展。

石墨炔中富含大量的乙炔鏈，而這些乙炔鏈中的sp雜化碳一方面可以作為反應(yīng)的活性位點(diǎn)，同時(shí)也可以作為異原子的附著點(diǎn)位，研究人員充分利用石墨炔的這一特點(diǎn)，通過對(duì)石墨炔類碳材料進(jìn)行異原子摻雜制備得到了石墨炔異原子摻雜材料。進(jìn)一步的應(yīng)用研究表明，所制備的摻雜石墨炔類碳材料在鋰離子電池、鋰離子電容器、鈉離子電容器以及電催化等器件應(yīng)用中均表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。上述研究成果對(duì)于新型碳材料的開發(fā)制備及其催化、儲(chǔ)能應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。

伴隨著可再生的風(fēng)、光等非化石能源發(fā)展，能源和環(huán)境方面的種種壓力和問題將不斷得到改善。然而像光能、風(fēng)能等能源具有不穩(wěn)定、不連續(xù)、不可控等缺點(diǎn)，而這些往往會(huì)造成巨大的能量損失。僅在2016年，我國(guó)由于不可控而造成的棄風(fēng)、棄光電量就達(dá)到了500億千瓦時(shí)。要解決這一問題，就需要儲(chǔ)能器件和技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，而大規(guī)模儲(chǔ)能的瓶頸之一就是能源存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換材料的發(fā)展。