Влияние регулирования пористости в углеродных композитах на основе цитрата магния на характеристики электрохимического суперконденсатора

Аннотация

Рост энергопотребления и нестабильность возобновляемых источников энергии требуют разработки эффективных систем накопления энергии. Суперконденсаторы представляют собой перспективные устройства благодаря высокой мощности, быстрому заряду и разряду, а также длительному сроку службы. В данной работе исследованы структурные и электрохимические свойства темплатных углеродов, полученных путем карбонизации магния цитрата и его композитов с поливиниловым спиртом (PVA). Установлено, что углерод, полученный из чистого магния цитрата, характеризуется развитой пористой структурой со специфической поверхностью 1706 м²/г и микропористым объемом 0,624 см³/г. Добавление PVA приводит к снижению удельной поверхности (до 514 м²/г при содержании PVA 66%) и тонкой настройке степени структурного порядка, что подтверждается данными рамановской спектроскопии. Электрохимические испытания в двухэлектродной ячейке с использованием 5 M NaNO₃ показали максимальную удельную емкость 128 Ф·г для углерода, полученного из чистого магния цитрата, при напряжении 1,6 В. Композитные материалы демонстрируют более низкую емкость, но сохраняют высокую кулоновскую эффективность (>95%) в исследованных диапазонах напряжений. Полученные результаты показывают, что введение PVA снижает доступную поверхность и электрохимическую производительность по сравнению с углеродом, полученным из чистого магния цитрата, одновременно подтверждая перспективность магния цитрата как доступного прекурсора для получения пористых углеродных материалов для суперконденсаторов.