Aplicação de nanotubos de carbono de poucas paredes de pureza ultra-alta
Supercapacitores: nanotubos de carbono de poucas paredes de pureza ultra-alta são usados como materiais de eletrodo para capacitores elétricos de camada dupla. Capacitores elétricos de camada dupla podem ser usados como capacitores ou como dispositivos de armazenamento de energia. Os supercapacitores podem ser carregados e descarregados com grandes correntes, quase sem carga e sobretensão de descarga, um ciclo de vida de até dezenas de milhares de vezes e uma ampla faixa de temperatura operacional. Os capacitores elétricos de camada dupla podem ser amplamente utilizados em equipamentos de comunicação, como equipamentos de áudio e vídeo, sintonizadores, telefones e aparelhos de fax e vários eletrodomésticos. Como um material de eletrodo para capacitores elétricos de camada dupla, o material deve ter alta cristalinidade, boa condutividade, grande área de superfície específica e tamanho de microporo concentrado dentro de uma determinada faixa. Atualmente, o carbono poroso é geralmente usado como um material de eletrodo, que não só tem uma ampla distribuição de microporos (menos de 30% dos poros são dedicados ao armazenamento de energia), mas também tem baixa cristalinidade e baixa condutividade, resultando em uma pequena capacidade e nenhum material de eletrodo adequado. Esta é uma razão importante que limita o uso de capacitores elétricos de camada dupla em uma faixa mais ampla. Os nanotubos de carbono têm uma grande área de superfície específica, alta cristalinidade, boa condutividade e o tamanho dos microporos pode ser controlado através do processo de síntese, então eles são um material de eletrodo ideal para capacitores elétricos de dupla camada.
Catalisador: materiais de nanotubos de carbono de baixa parede de pureza ultra-alta têm uma área de superfície maior e uma razão atômica de superfície maior (Cerca de 50% do número total de átomos). A estrutura eletrônica e a estrutura cristalina do sistema são significativamente alteradas, mostrando efeitos eletrônicos especiais e efeitos de superfície. Por exemplo, a taxa de difusão de gás através de nanotubos de carbono é milhares de vezes a das partículas de catalisador convencionais. Depois de carregar o catalisador, a atividade do catalisador pode ser grandemente melhorada. Como um novo membro da família dos nanomateriais, os nanotubos de carbono seletivos têm grande potencial de aplicação em reações como hidrogenação, desidrogenação e catálise seletiva devido à sua estrutura especial e características de superfície, excelente nível de armazenamento de hidrogênio e condutividade de metal e semicondutor. Uma vez que os nanotubos de carbono são usados na catálise, espera-se que eles melhorem muito a atividade e a seletividade da reação e gerem enormes benefícios econômicos.
Material de armazenamento de hidrogênio: A adsorção é o comportamento do adsorbato de gás na superfície do adsorvente sólido, e o processo de sua ocorrência está intimamente relacionado às características da superfície do sólido adsorvente. Quanto ao mecanismo de adsorção de nanopartículas, geralmente acredita-se que a adsorção de tubos de nanocarbono se deve principalmente ao grupo hidroxila de superfície de tubos de carbono de nanopartículas. Os grupos hidroxila na superfície dos nanotubos de carbono podem se ligar a certos cátions, alcançando assim a adsorção de íons metálicos ou matéria orgânica na superfície.
Célula de combustível de membrana de troca de prótons (PEM): Célula de combustível de nanotubo de carbono é a nova fonte de energia automotiva mais promissora. Essa célula de combustível gera eletricidade consumindo hidrogênio, e o gás de exaustão descarregado é vapor de água, por isso é livre de poluição. Tem grandes vantagens sobre as baterias de íon-lítio e baterias de hidrogênio afiadas. Ele pode usar materiais de armazenamento de hidrogênio de nanotubos de carbono para armazenar hidrogênio e, em seguida, fornecer hidrogênio. Também pode fornecer fonte de hidrogênio para células de combustível decompondo gasóleo e outros hidrocarbonetos ou obtendo hidrogênio diretamente do ar.
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