Cornell Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, en yüksek bildirilen yüzey alanına sahip nanoporlu bir karbon malzemesi geliştirdi. Bu atılım, roket yakıtı ateşlemesine benzer bir kimyasal tepkime kullanıyor ve karbondioksit tutma ve enerji depolama teknolojilerini geliştirmek için kullanılabilecek, potansiyel olarak pil teknolojilerinin geleceğini ilerletebilecek. Karbonun gözenekliliğini artırmak, kirleticilerin malzemenin yüzeyine yapışması (malzemenin yüzeyine yapışan kirleticiler) ve enerji depolama gibi uygulamalardaki performansını artırmak için anahtardır. Yeni malzeme, gram başına 4.800 metrekarelik bir yüzey alanına sahip – Amerikan futbol sahası boyutunda veya 11 basketbol sahası büyüklüğünde, tek bir çay kaşığına sıkıştırılmış.

“Bundan sonra piller için parlak bir gelecek var”

“Kütle başına daha fazla yüzey çok önemlidir, ancak bir noktaya gelirsiniz ki geriye malzeme kalmaz. Sadece hava olur” diyen Kıdemli Yazar Emmanuel Giannelis, işte bu yüzeyde ne kadar gözeneklilik tanıtabileceğiniz ve yine de bir şeyler yapmak için yeterli verimliliğin olup olmadığı sorusunun önemli olduğunu söyledi. Giannelis, bu karbonu sentezlemek için genellikle roket tahriki için kullanılan yüksek enerjili kimyasal reaksiyonlar olan hipergojik reaksiyonları uyarlayan doktora sonrası araştırmacısı Nikolaos Chalmpes ile işbirliği yaptı. Chalmpes, süreci ayarlayarak ultra yüksek gözeneklilik elde ettiklerini açıkladı. Daha önce bu tür reaksiyonlar sadece havacılık uygulamalarında kullanılıyordu, ancak hızlı ve şiddetli doğaları, yeni nano yapılar oluşturmak için ideal olduğunu kanıtladı. Süreç, ACS Nano’da detaylandırıldı ve sakaroz ve bir şablon malzeme ile başlıyor, bu şablon malzemenin karbon yapısının oluşumunu yönlendirir. Belirli kimyasallarla birleştirildiğinde, hipergojik reaksiyon, yüksek reaktif beş halkalı moleküler halkalar içeren karbon tüplerini üretir. Potasyum hidroksitle yapılan bir sonraki işlem, daha az kararlı yapıları çıkarır ve mikroskopik gözenekler ağı bırakır. Araştırmacılar, malzemenin karbondioksit 99% kapasitesine 2 dakikadan kısa sürede ulaşarak, geleneksel aktif karbonlardan neredeyse iki kat daha etkili bir şekilde adsorbe ettiğini söylüyor. Ayrıca, ticari alternatiflerin dört katı hacimsel enerji yoğunluğuna sahip (60 watt-saat/litre) olduğunu gösterdi. Bu özellikle pil ve küçük güç pilleri için umut vadeden bir durum oluştururken, kompakt alanlarda etkili enerji depolamanın kritik olduğu elektrokatalizörler ve nanoparçacık alaşımları tasarlama yolunu açmaktadır.