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영국 유니버시티 칼리지 런던(University College London)과 중국 자싱 대학(Jiaxing University)의 연구진은 광범위한 기술들을 결합시킴으로써 구조와 성능 간의 복잡한 시너지 효과를 조명하고 계층적인 다공성 구조가 최적의 기능을 발휘하는데 필요하다는 것을 증명했다. 슈퍼커패시터는 높은 전력 밀도와 긴 수명을 가지고 있기 때문에 큰 잠재력을 가진다. 이런 특성 때문에, 슈퍼커패시터는 배터리와 연료 전지의 단점을 극복할 수 있는 새로운 대안으로 떠오르고 있다. 이런 슈퍼커패시터의 성능을 최적화하고 더 나은 성능을 가지게 하려면 나노구조에 대한 더 나은 이해가 필요하다. 이번 연구에는 수산화칼륨을 사용해서 활성화된 바이오 카본 전극이 적용되었다. 주사 전자 현미경, BET 이론(Brunauer-Emmett-Teller theory), X선 광전자 분광법, X-선 컴퓨터 단층 촬영과 같은 기술들이 재료의 특성을 파악하는데 활용되었다. 그래서 나노, 마이크로, 메조, 매크로 기공을 모두 분석할 수 있었다. 이 연구의 가장 중요한 점은 슈퍼커패시터 재료 속의 형태와 기능 간의 상관관계를 밝혔다는 것이다. 이 연구는 친환경적인 미래와 향상된 에너지 시스템의 필요성 때문에 추진되었다. 식물 섬유소에서 추출한 바이오 카본 기반의 새로운 물질은 슈퍼커패시터에 현재 사용되고 있는 귀금속과 독성 화학물질을 대체할 수 있는 친환경적인 대안이 될 것이다. 이 연구결과는 계층 구조를 형성하면 혼합된 기공 크기를 가지게 되고 이로 인해서 성능이 향상된다는 것을 보여주고 있다. 이 연구에서는 높은 비표면적과 낮은 셀 저항 간에 직접적인 상관관계를 있다는 것을 확인했다. 이러한 연구결과는 효율적이면서 높은 성능을 가진 에너지 저장장치를 개발하는데 새로운 길을 열어줄 수 있을 것이다. 이 연구결과는 저널 Sustainable Energy Fuels에 ldquo;Synergistic relationship between the three-dimensional nanostructure and electrochemical performance in biocarbon supercapacitor electrode materials rdquo; 라는 제목으로 게재되었다. |
