少量的钠会有很长的路要走。至少在碳基能源技术中就是这种情况。具体而言，在碳材料中嵌入钠可以极大地改善电极。
由密歇根理工大学材料科学与工程学院的Charles和Carroll McArthur教授Yun Hang Hu领导的研究团队创造了一种全新的合成钠嵌入式碳纳米壁的方法。以前，该材料仅是理论上的，纳米快报杂志最近公布了本发明。
能量装置中的理想电极材料所需的高导电率和大的可接触表面积在当前材料中彼此相反。无定形碳具有低导电性但表面积大。另一方面，石墨具有高导电性但低表面积。三维石墨烯具有两种性能中的最佳性能 - 胡氏在密歇根理工大学发明的钠嵌入碳甚至更好。
“钠嵌入碳的电导率比三维石墨烯大两个数量级，”胡说。“纳米壁结构及其所有通道和孔隙也具有与石墨烯相当的大的可接触表面积。”
这不同于金属掺杂碳，其中金属仅仅在碳的表面上并且容易被氧化; 在实际的碳结构中嵌入金属有助于保护它。为了制作这样一个梦想材料，胡和他的团队不得不创造一个新的过程。他们使用金属钠和一氧化碳之间的温度控制反应来产生捕获钠原子的黑碳粉末。此外，他们与密歇根大学和德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员合作，证明了钠嵌入碳中而不是粘附在碳表面上。然后，该团队在几个能源设备中测试了材料。
在染料敏化太阳能电池领域，每十分之一的百分比都能使设备更加高效和商业化。在该研究中，铂基太阳能电池的功率转换效率达到7.89%，这被认为是标准的。相比之下，使用胡氏钠嵌入碳的太阳能电池的效率达到了11.03%。
超级电容器可以比可充电电池更快地接受和提供电荷，是汽车，火车，电梯和其他重型设备的理想选择。电子冲头的功率以法拉(F)为单位测量; 材料的密度(克(g))也很重要。
活性炭通常用于超级电容器; 它装有71 F g-1冲头。三维石墨烯具有112 F g-1测量的更大功率。钠嵌入碳通过145 F g-1测量将它们从环中敲出。此外，在5,000次充电/放电循环后，材料保持96.4%的容量，这表明电极稳定性。
胡说，能源设备的创新需求很大。他认为钠嵌入式碳的光明前景以及它在太阳能技术，电池，燃料电池和超级电容器方面的改进。
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