新型石墨烯基电极可能解决太阳能存储挑战

受美国蕨类植物的启发，科学家们开发了一种新的基于石墨烯的电极，可以将现有的太阳能集成存储技术的容量提高3,000%。澳大利亚RMIT大学的研究人员创建的 “开创性” 原型可能是解决仍然阻碍太阳能作为总能源解决方案的存储挑战的答案。

研究人员说，该原型还为开发柔性薄膜多合一太阳能捕获和存储开辟了一条新道路，使我们离自动供电的智能手机，笔记本电脑，汽车和建筑物更近了一步。新电极旨在与超级电容器配合使用，超级电容器可以比传统电池更快地进行充电和放电。超级电容器已与太阳能结合使用，但由于其容量有限，因此限制了其作为存储解决方案的广泛使用。

根据RMIT教授Min Gu的说法，新设计借鉴了大自然自己的天才解决方案，以最有效的方式填补空间的挑战-通过被称为 “分形” 的复杂的自我重复模式。“西方剑蕨的叶子密密麻麻地塞满了静脉，使它们非常有效地储存能量和在植物周围输送水，” 顾说。

“我们的电极基于这些分形形状-它们是自我复制的，就像雪花中的迷你结构-我们已经使用了这种自然高效的设计来改善纳米水平的太阳能存储。Gu补充说: “直接的应用是将这种电极与超级电容器相结合，因为我们的实验表明，我们的原型可以从根本上提高其存储容量-比当前容量限制多30倍。”

他说: “容量提升的超级电容器将提供长期可靠性和快速爆发的能量释放-例如，当有人想在阴天使用太阳能时-使它们成为太阳能存储的理想替代品。”结合超级电容器，具有分形功能的激光还原石墨烯电极可以将存储的电荷保持更长的时间，而泄漏最少。分形设计反映了原产于北美西部的西部剑蕨polystichum munitum的静脉的自我重复形状。

主要作者Litty Thekkekara说，由于原型基于柔性薄膜技术，因此其潜在应用无数。Thekkekara说: “最令人兴奋的可能性是将这种电极与太阳能电池一起使用，以提供完整的片上能量收集和存储解决方案。”这项研究发表在《科学报告》杂志上。