光能、風能等能源的不穩(wěn)定、不連續(xù)、不可控缺點會造成巨大的能量損失，解決這一問題需要儲能器件和技術(shù)的進一步發(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展，制備出在電化學儲能、燃料電池電催化等領(lǐng)域具有重要應用前景的電化學性能更好的儲能材料和電催化材料。

該所碳基材料與能源應用研究組研究發(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或者催化中心，進而制備出電化學性能更好的儲能材料、電催化材料。研究組基于石墨炔類碳材料的可控制備和應用，在可充電電池、太陽能電池、催化劑和電子材料等領(lǐng)域均取得一系列進展。

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的活性位點，同時也可以作為異原子的附著點位，研究人員充分利用石墨炔的這一特點，通過對石墨炔類碳材料進行異原子摻雜制備得到了石墨炔異原子摻雜材料。進一步的應用研究表明，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用中均表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能。上述研究成果對于新型碳材料的開發(fā)制備及其催化、儲能應用具有重要的指導意義。

伴隨著可再生的風、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、風能等能源具有不穩(wěn)定、不連續(xù)、不可控等缺點，而這些往往會造成巨大的能量損失。僅在2016年，我國由于不可控而造成的棄風、棄光電量就達到了500億千瓦時。要解決這一問題，就需要儲能器件和技術(shù)的進一步發(fā)展，而大規(guī)模儲能的瓶頸之一就是能源存儲和轉(zhuǎn)換材料的發(fā)展。