Применение многослойных углеродных нанотрубок сверхвысокой чистоты
Суперконденсаторы: многослойные углеродные нанотрубки сверхвысокой чистоты используются в качестве электродных материалов для электрических двухслойных конденсаторов. Электрические двухслойные конденсаторы могут использоваться в качестве конденсаторов или в качестве устройств накопления энергии. Суперконденсаторы могут заряжаться и разряжаться большими токами, практически без перенапряжения заряда и разряда, со сроком службы до десятков тысяч раз и широким диапазоном рабочих температур. Электрические двухслойные конденсаторы могут широко использоваться в коммуникационном оборудовании, таком как аудио-и видеооборудование, тюнеры, телефоны и факсы, а также различные бытовые приборы. В качестве электродного материала для электрических двухслойных конденсаторов материал должен иметь высокую кристалличность, хорошую проводимость, большую удельную поверхность и размер микропор, сконцентрированных в определенном диапазоне. В настоящее время пористый углерод обычно используется в качестве электродного материала, который не только имеет широкое распределение микропор (менее 30% пор предназначены для хранения энергии), но также имеет низкую кристалличность и плохую проводимость, что приводит к небольшой емкости и отсутствию подходящего электродного материала. Это важная причина, которая ограничивает использование электрических двухслойных конденсаторов в более широком диапазоне. Углеродные нанотрубки обладают большой удельной площадью поверхности, высокой кристалличностью, хорошей проводимостью, а размер микропор можно контролировать с помощью процесса синтеза, поэтому они являются идеальным электродным материалом для электрических двухслойных конденсаторов.
Носитель катализатора: материалы из углеродных нанотрубок с несколькими стенками сверхвысокой чистоты имеют большую площадь поверхности и большее атомное отношение поверхности (Около 50% от общего числа атомов). Электронная структура и кристаллическая структура системы значительно изменены, показывая специальные электронные эффекты и поверхностные эффекты. Например, скорость диффузии газа через углеродные нанотрубки в тысячи раз выше, чем у обычных частиц катализатора. После загрузки катализатора активность катализатора может быть значительно улучшена. Будучи новым членом семейства наноматериалов, селективные углеродные нанотрубки обладают большим потенциалом применения в таких реакциях, как гидрирование, дегидрирование и селективный катализ, благодаря их особой структуре и характеристикам поверхности, отличному уровню хранения водорода и проводимости металлов и полупроводников. Как только углеродные нанотрубки будут использованы в катализе, они, как ожидается, значительно улучшат активность и избирательность реакции и создадут огромные экономические выгоды.
Материал для хранения водорода: адсорбция-это поведение адсорбата газа на поверхности твердого адсорбента, и процесс его возникновения тесно связан с поверхностными характеристиками твердого адсорбента. Что касается механизма адсорбции наночастиц, то обычно считается, что адсорбция наноуглеродных трубок происходит главным образом за счет поверхностной гидроксильной группы углеродных трубок с наночастицами. Гидроксильные группы на поверхности углеродных нанотрубок могут связываться с определенными катионами, тем самым обеспечивая адсорбцию ионов металлов или органического вещества на поверхности.
Топливный элемент с протонной мембраной (PEM): Топливный элемент из углеродных нанотрубок является наиболее перспективным новым автомобильным источником энергии. Этот топливный элемент генерирует электричество, потребляя водород, а выхлопные газы, выпускаемые из него, представляют собой водяной пар, поэтому он не загрязняет окружающую среду. Он имеет большие преимущества перед литий-ионными батареями и острыми водородными батареями. Он может использовать углеродные нанотрубки для хранения водорода, а затем поставлять водород. Он также может обеспечить источник водорода для топливных элементов путем разложения газойля и других углеводородов или непосредственного получения водорода из воздуха.