SBIR Phase I: Mesoporous Graphene Electrodes for Supercapacitors
SBIR 第一阶段:超级电容器用介孔石墨烯电极
基本信息
- 批准号:1013345
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2010
- 资助国家:美国
- 起止时间:2010-07-01 至 2011-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This Small Business Innovation Research Phase I Project will develop high capacitance, low resistance graphene electrodes for supercapacitors to achieve high power and energy densities. One of the major technical barriers to high performance supercapacitors is low specific capacitance of the currently used activated carbon electrodes. This barrier is primarily due to poor access to the activated carbon surface area by an electrolyte: a substantial fraction of the surface area is in the form of micropores ( 2nm diameter) and consequently inaccessible to ion migration and therefore, unable to contribute to energy storage. This difficulty can be ameliorated by replacing microporous activated carbon with graphene, a one-atom-thick, conductive allotrope of carbon with a rare combination of extremely high specific surface area, remarkable thermal/electrical conductivity, an open microstructure, and good thermal stability. The small business, in collaboration with the University of North Carolina, will exploit the newly discovered route to graphene to produce mechanically stable, flexible, mesoporous electrodes for supercapacitors, electrodes that will achieve higher energy storage capacity and enhanced performance.The broader/commercial impact of this project lies in the many applications that can be enabled by supercapacitors. It is expected that the demand for supercapacitors in consumer electronics will increase from $122 million in 2008 to over $550 million in 2014. And, in large storage applications such as wind turbines and hybrid electric vehicles (HEVs), the market value of supercapacitors is expected to expand from $86 million last year, to over $320 million in five years. In the critical technologies of HEVs, supercapacitors will enable improved gas mileage via two primary functions: leveling the dynamic power loads, and recovering available energy from regenerative breaking. The U.S. government has a strong interest in advancing HEVs to lessen dependence on foreign oil and address the global climate challenge. In the private sector, leading automotive companies are developing HEVs as an alternative to internal combustion engine-powered vehicles. Graphene-based supercapacitors offer the potential for attaining the requisite high energy/power density for high pulse power in HEV application.
这个小型企业创新研究阶段I项目将为超级电容器提供高电容,低电阻石墨烯电极,以实现高功率和能量密度。高性能超级电容器的主要技术障碍之一是当前使用的活化碳电极的特异性低电容。 该障碍主要是由于电解质通过电解质进入活化的碳表面积的不良途径:表面积的很大一部分是微孔(直径2nm)的形式(2nm的直径),因此离子迁移无法访问,因此无法为能量储存做出贡献。可以通过用石墨烯替换微孔活性碳,一种碳的单原子,导电性同质量,具有极高的特异性表面积,显着的热/电导率,开放的微观结构和良好的热稳定性,可以改善这种困难。这家小型企业与北卡罗来纳大学合作,将利用新发现的石墨烯途径来生产机械稳定,灵活的,介孔电极,用于超级电容器,电极,这些电极将实现更高的能量存储能力和增强性能。该项目的更广泛/商业影响在许多可以通过超级效果启用的应用程序都在许多应用中造成。预计对消费电子产品中超级电容器的需求将从2008年的1.22亿美元增加到2014年的5.5亿美元。在大型存储应用中,例如风力涡轮机和混合电动汽车(HEVS),超级电容器的市场价值预计将从去年的8600万美元扩展到超过32.2亿美元,超过32.2亿美元。 在HEV的关键技术中,超级电容器将通过两个主要功能来提高气体里程:升级动态功率载荷,并从再生破裂中恢复可用的能量。美国政府对推进HEV的浓厚兴趣以减少对外国石油的依赖并应对全球气候挑战。在私营部门,领先的汽车公司正在开发HEV,以替代内燃机驱动车辆。 基于石墨烯的超级电容器提供了在HEV应用中获得高脉冲功率必不可少的高能量/功率密度的潜力。
项目成果
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专著数量(0)
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