Исследование углеродных нановолокон и активного углерода как симметричного суперконденсатора в водном электролите:сравнительное исследование

Фон

Суперконденсаторы или электрохимические конденсаторы вызвали большой интерес из-за их высокой плотности мощности и возможности длительного цикла. Они нашли потенциальное применение в электромобилях, портативных устройствах и электроинструментах [1]. Электрические транспортные средства нуждаются в высокой мощности при высокой скорости отвода тока, тогда как системы резервного копирования памяти требуют высокой плотности энергии при низкой скорости отвода тока. Следовательно, материал следует выбирать в соответствии с желаемыми областями применения [2]. Основными компонентами суперконденсатора являются электроды и электролит. Поскольку накопление заряда происходит на границе раздела электрод / электролит, площадь поверхности электрода и используемого электролита будет сильно влиять на характеристики устройства. Подобные электродные свойства, природа материала, толщина электрода, площадь поверхности, распределение пор по размерам и поверхностные группы сильно влияют на характеристики суперконденсатора [3]. Углеродные материалы широко используются в качестве электродов из-за их низкой стоимости, доступного разнообразия морфологии, химической и термической стабильности [4,5,6,7]. Наноразмерная трубчатая морфология CNF может предложить уникальное сочетание низкого удельного электрического сопротивления и высокой пористости в легкодоступной структуре [8]. Материал переменного тока является очень привлекательным материалом для суперконденсаторов из-за высокой пористости, низкой стоимости, большого количества, высокой стабильности и цикличности заряда-разряда [9]. Изготовление электродов (переменного тока или CNF) для суперконденсаторов требует добавления связующего, например, поли (тетрафторэтилена) (ПТФЭ), поливинилиденхлорида (ПВДХ) и поливинилиденфторида (ПВДФ) - в пропорциях, которые обычно варьируются от 5 до 10 мас. . % для сохранения целостности электродов [10, 11]. Однако связующее блокирует часть пористости углерода и дополнительно вызывает увеличение удельного электрического сопротивления [11,12,13].

Емкость суперконденсатора сильно зависит от материала электрода и электролита. Совместимость электролита с материалом электрода также играет решающую роль в разработке суперконденсатора, поскольку двойной электрический слой создается на границе раздела электрод / электролит. Напряжение суперконденсатора зависит от окна потенциала стабильности электролита. Водные электролиты обычно обеспечивают потенциал до 1,0 В, а органический электролит до 2,7 В [14]. Водные электролиты безвредны для окружающей среды, тогда как органические электролиты вредны для окружающей среды. Водные электролиты в основном состоят из небольших анионов и простого гидратированного катиона (уровень Ангстрема). Эти ионы могут легко проникать в микропоры, мезопоры и макропоры материала под действием приложенного электрического поля. Двойной электрический слой (EDL), образованный на границе раздела электрод / электролит, можно рассматривать как конденсатор с конденсатором двойного электрического слоя (EDLC), который можно выразить как C = ϵA / d . Где ϵ - диэлектрическая проницаемость электролита, A - площадь поверхности, доступная для ионов, а d - расстояние от ионов до поверхности пор углеродного электрода порядка ангстрема. В соответствии с приведенным выше уравнением для эффективного увеличения накопления заряда EDLC можно использовать два подхода:увеличение SSA и уменьшение расстояния между ионами и поверхностью углерода за счет разработки [15].

В этой работе цель состоит в том, чтобы провести сравнительный анализ симметричного суперконденсатора на основе переменного тока и CNF с использованием аналогичного количества связующего PVDF 7 мас.% Для обоих материалов.

Методы / экспериментальные

Подготовка электродов переменного тока и CNF

Для сравнения подготовлен симметричный суперконденсатор на основе переменного тока и УНВ. Эталонный переменный ток Carbopal CCP80 от Donau Carbon поставляется QuimicsDalmau. УНВ имеют геликоидно-графитовую пакетную структуру, присутствует Ni (6%), диаметр 20–80 нм, длина (MEB)> 30 мкм и удельное электрическое сопротивление 10 ⁻² Ом см.

В качестве связующего использовался ПВДФ. Чтобы сравнить подготовку электродов для суперконденсатора, анализ обоих материалов (AC, CNF) был проведен аналогичным образом, выполнив следующие шаги.

Этап 1. Измельчение (AC или CNF) в планетарной шаровой мельнице из диоксида циркония (Pulverisette 7 от Fritch) с частотой 500 об / мин в течение 30 минут. Этап 2. Смешивание 93 мас.% AC или CNF с 7 мас.% Полимера ПВДФ с использованием 15 мл ацетона в агатовой ступке. Этап 3:Затем суспензию перемешивали с использованием механической мешалки в течение 60 минут, а затем ультразвуком в течение 30 минут. Шаг 4:Суспензию смеси сушили в печи в течение 60 минут при 70 ° C. Этап 5:На последнем этапе высушенная суспензия использовалась для приготовления электродов с использованием гидравлического пресса с комплектом штампов (10 мм) с усилием 10 тонн. Расчетная масса изготовленных электродных дисков на основе УНВ и АУ составила 0,018 и 0,02 г соответственно.

Характеристика поверхности

Пористая текстура, удельная поверхность и распределение пор по размеру УНВ и электродов переменного тока были получены путем физической адсорбции газовN ₂ при 77 K с использованием Micromeritics TriStar 3000 V6.04 A. Все образцы дегазировали при 100 ° C в течение 4 часов перед измерениями адсорбции. Удельная поверхность ( S _СТАВКА , м ² / г) определяли многоточечным методом Брунауэра-Эмметта-Теллера (БЭТ) в области изотермы, которая ограничена диапазоном относительного давления P / P ₀ =0,02–0,2. Общий объем пор ( V _всего , см ³ / г) рассчитывали по количеству адсорбированного азота при P / P ₀ ≈ 0,9932. Объем микропор и значения площадей микропор ( S _микро , м ² / g) были исследованы с использованием метода t-plot (Harkins and Jura); распределение пор по размерам для образца CNF рассчитывается из изотерм адсорбции методом Барретта-Джойнера-Халенды (BJH); и метод MP используется для расчета распределения пор по размерам для AC.

Морфологическая характеристика

Образцы AC и CNF исследовали с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM). ПЭМ-анализы были выполнены на системе Philips Tecnai G2 F20, работающей при 300 кВ. Образцы суспендировали в этаноле и диспергировали ультразвуком в течение 15 мин. Капля суспензии была нанесена на медную сетку, покрытую углеродом.

Электрохимическая характеристика

Сравнение электрохимических характеристик переменного тока и CNF в качестве симметричных конденсаторов было изучено в двухэлектродных ячейках Swagelok и с использованием потенциостата Gamry 600 с использованием 6-М раствора КОН в качестве электролита. Удельная емкость электродных материалов была исследована методами циклической вольтамперометрии (CV), гальваностатической зарядки / разрядки (GCD) и спектроскопии электрохимического импеданса (EIS).

Результаты и обсуждение

Морфологическая характеристика

Морфология поверхности изготовленных электродов была исследована с помощью СЭМ на рис. 1 и ПЭМ на рис. 1 (вставка). Хорошо видно, что связующее из ПВДФ эффективно связывает УНВ (рис. 1а) и АС (рис. 1б). Видны разные структуры электродов из УНВ и переменного тока. Типичная структура УНВ, цилиндрическая форма и структура кристаллов - вставка на рис. 1а. ПЭМ-изображение переменного тока демонстрирует взаимосвязанные сферы с однородным размером и более гладкой поверхностью на вставке Рис. 1b.

Изображения SEM и изображения TEM (вставка) для a CNFs и b AC

Текстура пор CNF и AC

N ₂ Изотерма адсорбции / десорбции CNF и AC показана на рис. 2. Объем пор и распределение пор по размерам рассчитывались с помощью метода BJH, метода t-графика и метода MP. Только анализ методом МП может выявить тонкую разницу в распределении микропор в образце по размерам [16]. Распределение пор материалов по размерам подразделяется на три группы:микропоры (<2 нм), мезопоры (2–50 нм) и макропоры (> 50 нм) [17]. Изотерма CNF представляет собой небольшую петлю гистерезиса от более высокого до среднего диапазона давления, что указывает на то, что CNF содержат мезопористую структуру. В связи с этим для определения размера пор используется только метод BJH, так как метод MP не может определять мезо- и макропористость. По классификации IUPAC изотерма УНВ может быть отнесена к изотерме II типа. Распределение пор УНВ следующее:59% мезопор (2–50 нм), 17,9% микропор (0,5–2 нм) и 23% макропор (> 50 нм). Подробности представлены в Таблице 1.

Изотермы адсорбции / десорбции азота, а CNFs и b AC. BET площадь поверхности c CNFS и d AC

Изотерма адсорбции / десорбции переменного тока показывает, что большая часть количества адсорбции происходит при очень низком относительном давлении ( P / P ₀ ≤ 0,02) и плато от низкого к высокому относительному давлению (0,6–0,8). Общий объем пор 0,582 см ³ / г при относительном давлении ( P / P ₀ =0,9932). На рисунке 2b показано, что кривизна изотермы от 0 до 0,4 относительного давления представляет объем пор для пор менее 50 нм (микро + мезо), и этот объем пор равен 0,534 см ³ / г, что указывает на высокую микропористость. Система изотермы пробы переменного тока классифицируется как изотерма типа I. Распределение пор АЦ следующее:супермикропоры (0,5–2 нм) занимают 33%, ультрамикропоры (0,2–0,5 нм) занимают 55%, мезопоры занимают 12%. Метод MP был использован для определения размера пор AC, поскольку метод BJH не может обнаружить микропористость AC. Подробности представлены в Таблице 1.

Удельную поверхность (БЭТ) определяли многоточечным методом Брунауэра-Эмметта-Теллера (БЭТ) в области изотермы, которая ограничена диапазоном относительного давления P / P ₀ =0,02–0,2, как показано на рис. 2в, г. Общий объем пор (V _total , см ² / г) рассчитывали по количеству адсорбированного азота при P / P ₀ ≈ 0,9932. Объем адсорбции показывает, что площади поверхности по БЭТ для УНВ и АУ составляют 83 и 1042 м ² / г соответственно.

Анализ распределения пор по размерам представлен на рис. 3a, b, полученный с помощью метода MP для AC и с использованием метода Barrett-Joiner-Halenda (BJH) для CNF. УНВ содержат два типа доминирующих пор с центром в диапазонах 3,36 и 7,1 нм, в то время как AC в основном состоит из пор 0,47 нм. Микроспоры способствуют накоплению заряда в водных электролитах [18, 19]. Видно, что для CNF преобладающими порами являются мезопоры, а для AC - ультра-микропоры.

Распределение пор по размерам. а УНВ методом BJH. б AC методом МП

Электрохимическое поведение CNF и переменного тока

Основными принятыми подходами к оценке емкости суперконденсатора являются циклическая вольтамперометрия, гальваностатический заряд / разряд и импедансная спектроскопия. Принцип работы каждой техники варьируется от одного к другому. Электрохимическое поведение AC и CNF было впервые охарактеризовано с помощью циклической вольтамперометрии в диапазоне от 0 до 1 В. CV - наиболее удобный метод для характеристики емкостного поведения электродных материалов. Удельная емкость на единицу массы для одного электрода была рассчитана по формулам. (1, 2).

Где C _s - удельная емкость в Ф / г, C - измеренная емкость для двухэлектродной ячейки по формуле. 2 и м - общая масса активного материала в обоих электродах [20].

На рис. 4a, b показаны CV CNF и AC, соответственно, при скоростях сканирования от 5 до 500 мВ / с. CV CNFs в широком диапазоне скоростей сканирования имеют форму, близкую к прямоугольной, без каких-либо выступов, или отклонение указывает на четкие двухслойные характеристики и высокую обратимость. CV для переменного тока показывают намного более высокий ток, чем CNF. При низких скоростях сканирования форма CV имеет прямоугольную форму, что означает, что реакция электрода при зарядке и разрядке очень обратима. Однако при более высоких скоростях сканирования CV отклоняется от прямоугольной формы. Может быть несколько возможных причин, связанных с этим отклонением:(1) из-за низкой электропроводности пористой структуры переменного тока внутренних пор, недоступных для ионов, и (2) ненулевой постоянной времени и повышенного переходного тока, что приводит к более длинному конденсатору. время зарядки и схлопывание прямоугольной формы [21, 22].

а , b CV CNF и AC, соответственно, при скоростях сканирования 5, 10, 20, 50, 100, 150 и 500 мВ / с; c , d сравнение удельной емкости при разных скоростях сканирования; е , f CV CNF и AC соответственно с 1-го по 100-й цикл

На рис. 4c, d представлено сравнение удельной емкости CNF и переменного тока при скоростях сканирования от 5 до 500 мВ / с. Как видно на рис. 4с, УНВ показывают самую высокую удельную емкость 52 Ф / г при скорости сканирования 5 мВ / с. Удельная емкость снизилась до 32 Ф / г при скорости сканирования 500 мВ / с. Эти результаты указывают на умеренное снижение удельной емкости, а при еще более высоких скоростях сканирования большая часть площади поверхности и пор УНВ доступна для ионов. Емкость переменного тока уменьшается с 334 до 50 Ф / г при 5-500 мВ / с (рис. 4d). Очень высокая удельная емкость при низкой скорости сканирования обусловлена ​​тем, что ионы успевают проникнуть глубоко внутрь микропористой (менее 2 нм) структуры переменного тока. Можно предположить, что при более высоких скоростях сканирования, в основном, мезопоры более крупных пор (2–50 нм) вносят вклад в емкость. В основном это связано с разницей в скорости диффузии электролита в порах разного размера, а также с сетевым соединением между крупными и мелкими порами [23]. Как обсуждалось A.G. Pandolofo et al., Измеренная площадь поверхности определяется всеми открытыми порами, но все поры не являются электрохимически доступными [8].

Более высокая удельная емкость переменного тока по сравнению с CNF может быть связана с большей площадью поверхности, что приводит к увеличению доступных площадей для ионов электролита для накопления заряда в относительно небольших порах.

Кривые CV CNF и переменного тока (рис. 4e, f) показывают стабильное поведение емкости, измеренное до 100-го цикла при скорости сканирования 200 мВ / с. 100-й цикл CV для обоих образцов сохраняет форму, как это было для 1-го цикла, предполагает отличную стабильность и обратимые электродные процессы.

Сверхемкостные характеристики CNF и переменного тока были дополнительно сравнены с помощью GCD, как показано на рис. 5a, b. Емкость разряда ( C ) оценивается по наклону ( dV / dt ) линейного участка кривой разряда с использованием уравнения. 3.

а Кривые НОД при различных плотностях тока УНВ. б Кривые НОД при разных плотностях тока переменного тока

Где C _s - удельная емкость в Ф / г, ∆V разность напряжений во время разрядной кривой в В , Я это ток в A , и ∆t время разряда в с .

Видно, что процессы зарядки и разрядки почти симметричны, что указывает на превосходную электрохимическую обратимость электродов. Кривые разрядки УНВ показывают небольшой ИК падение, подразумевающее небольшое эквивалентное последовательное сопротивление, которое важно для характеристики мощности суперконденсаторов. Нижний ИК Падение УНВ в АК связано с высокой проводимостью УНВ. Большой ИК падение для переменного тока означает более высокое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Расчетная удельная емкость для УНВ 23,8 Ф / г при 0,23 А / г снижается до 19 Ф / г при 2 А / г. Удельная емкость переменного тока уменьшается со 159 Ф / г при плотности тока 0,5 А / г до 139 Ф / г при 2,5 А / г (рис. 6а). Удельная емкость обоих симметричных конденсаторов CNF и переменного тока уменьшается с увеличением плотности тока, что очень характерно для суперконденсаторов и в основном вызвано ограничением диффузии ионов электролита в микроспорах электрода.

а Сравнение удельной емкости с кривой разряда GCD. б График Рагона зависимости удельной мощности от удельной энергии для CNF и переменного тока. c Циклическая стабильность CNF и AC

Удельная мощность, P , и удельная энергия E, выделяемая при разряде, были оценены по формулам. (4) и (5).

Где V это напряжение без учета ИК падение, я - ток разряда, а t время [24].

Как видно на графике Рагона, рис. 6b, электрод CNF показывает максимальную удельную энергию 2,3 Вт / кг при удельной мощности 197 Вт / кг и максимальную удельную мощность 1860 Вт / кг при удельной энергии 2 Втч / кг, что свидетельствует о его хороших энергетических характеристиках. Эти результаты показывают увеличение удельной мощности; удельная энергия лишь немного уменьшается, что является признаком превосходных электрохимических свойств высокой плотности энергии и выходной мощности, поэтому очень многообещающе для применения в сценариях, где требуется высокая выходная мощность, а также высокая энергоемкость [25]. Для переменного тока при увеличении удельной мощности с 459 до 1650 Вт / кг удельная энергия снизилась с 18,1 до 5,5 Втч / кг.

Устойчивость к циклическим нагрузкам также является жизненно важным фактором для практического применения. Измерение гальваностатического цикла заряда-разряда проводилось при постоянной плотности тока 2 А / г для переменного тока и для УНВ до 2500 циклов (рис. 6с). Поведение переменного тока во время циклической стабилизации показывает небольшое уменьшение емкости с 141 до 131 Ф / г за 2500 циклов. Этот результат выражает, что уменьшение емкости связано с необратимыми реакциями в начале цикла [10]. Циклические измерения CNF показывают отличное сохранение емкости 19 Ф / г за 2500 циклов.

Суперконденсатор дополнительно анализировали с помощью спектроскопии электрохимического импеданса (EIS). На нем изображен график Найквиста в диапазоне частот 10 кГц – 0,1 Гц для УНВ и переменного тока (рис. 7а). Графики Найквиста состоят из (1) высокочастотной точки пересечения на реальной оси Z ', (2) полукруга в области высоких и средних частот и (3) прямой линии на очень низкочастотной регион [26]. В высокочастотной области пересечения с Z ’CNF и AC составляют 0,11 и 0,16 Ом соответственно. Эта величина рассматривается как полное электрическое сопротивление материала электрода, электролита и электрических контактов [27]. Полукруг от высокой до средней частоты соответствует параллельной комбинации сопротивления переносу заряда ( R _ct ) и емкости двойного слоя [28]. Видно, что полукруг ( R _ct ) выше для переменного тока (3,56 Ом), чем для CNF (0,17 Ом). Рассчитанные значения ESR составили 0,28 и 3,72 Ом для УНВ и переменного тока соответственно. Очень небольшое значение ESR для CNF по сравнению с переменным током указывает на легкий перенос / диффузию электронов и ионов в электродах CNF. Это указывает на то, что электрод CNF имеет гораздо более высокую проводимость, чем электрод переменного тока. Как также видно на рис. 7а, CNF показали более высокий наклон прямой в низкочастотном диапазоне, чем переменный ток. Это означает, что CNF демонстрируют более высокие емкостные характеристики, чем переменный ток.

а График Найквиста CNFs и AC. б Сравнение Csp рассчитано на основе EIS.

Удельная емкость, C _s , суперконденсатора CNF и переменного тока также был рассчитан на основе анализа импеданса с использованием мнимой составляющей импеданса по следующему уравнению [29].

Где f частота в Гц, z ”- мнимая составляющая импеданса, а м - масса УНВ или АС, рассчитанная на один электрод. На рисунке 7b показано более сильное изменение удельной емкости CNF и переменного тока ниже частоты 10 Гц. Полученная удельная емкость для УНВ (36 Ф / г) и переменного тока (284 Ф / г) на частоте 0,1 Гц в значительной степени сопоставима с емкостью, рассчитанной методом CV. Действительно, более высокая удельная емкость для переменного тока связана с большей площадью поверхности, доступной для накопления заряда на границе твердое тело-жидкость.

Постоянная времени τ - свойство суперконденсатора, которое отражает реакцию устройства. Небольшое значение τ указывает на лучший ответ. Постоянная времени τ был рассчитан с использованием следующего уравнения:

Где E _D - плотность энергии, а P _D - плотность мощности. E _D и P _D были рассчитаны по следующим уравнениям:

Где V - окно напряжения во время кривой заряда-разряда, C - емкость от заряда-разряда и ESR, рассчитанная на основе импедансной спектроскопии, и m - масса электрода. Расчетная постоянная времени τ для переменного тока - 3,1 с, а для CNF - 0,08 с при плотности тока 2 А / г, что указывает на лучший емкостной отклик для CNF.

Отношения между Z _{реальный} а частота дает нам информацию об электролите и сопротивлении переносу заряда в электролите (рис. 8a). На сопротивление электрода сильно влияет природа угольного электрода. Как для CNF, так и для переменного тока на высокой частоте 100 кГц, ESR находится на минимальных значениях порядка 0,1 Ом, что представляет сопротивление электролита R с. При понижении частоты до 506 Гц происходит резкое увеличение сопротивления переменного тока относительно УНВ. На самой низкой наблюдаемой частоте (0,1 Гц) ESR составлял 1,87 и 4,5 Ом для переменного тока и CNF соответственно. Увеличение ESR с уменьшением частоты могло быть связано с трудностью проникновения электрического сигнала в более глубокие поры (заполненные электролитом) и / или в более мелкие частицы [30]. Это изменение может быть оправдано тем фактом, что при уменьшении частоты ионы могут легко достигать более глубоких зон пор активированного угля, и, следовательно, их более длительное смещение в электролите приводит к более высокому сопротивлению электролита [31].

а Настоящие и б мнимые части отображаются как функция логарифма частоты и c фазовый сдвиг как функция частоты для переменного тока и CNF

Отношения между Z _Img а частота дает нам информацию о времени релаксации ( τ ₀ ) в пограничной области, где суперконденсатор переходит от резистора к конденсатору (рис. 8б). Постоянная времени τ ₀ что соответствует фазовому углу 45 °, представляет собой переход электрохимического конденсатора от чисто резистивного к чисто емкостному поведению. Хорошо известно, что более высокая мощность соответствует меньшему τ ₀ ценности. Для частоты f> 1 / τ ₀ , он действует как чистый резистор, а при f <1 / τ ₀ , он ведет себя как чистый конденсатор. Фазовый угол 45 ° был найден для переменного тока с частотой 5020 Гц и для CNF с частотой 1,99 Гц. Это показывает, что время релаксации для переменного тока намного меньше, чем для УНВ. Следовательно, преобразование резистивного поведения в емкостное для переменного тока происходит намного быстрее, чем у CNF.

На рисунке 8c показано изменение фазового угла в зависимости от частоты, известное как график Боде. Установлено, что фазовые углы составляют -20 ° и -88 ° на низкой частоте 0,1 Гц в системах переменного тока и CNF соответственно (рис. 8c). В целом, приближение к фазовому углу до -90 ° подтверждает лучшие емкостные характеристики и быстрый процесс заряда-разряда. Постоянная времени релаксации, τ 0, определяет время, необходимое для эффективной доставки накопленного заряда, как показано на рис. 8b [32].

Влияние углеродной структуры и пористой текстуры на производительность EDLC

Из электрохимических характеристик очевидно, что суперконденсатор на основе электродов переменного тока дает более высокую удельную емкость, чем УНВ в 6-молярном электролите КОН. Согласно уравнению ∁ =∈ A / d , расстояние ( d ) очень мала, когда электрод содержит микропоры. Более высокая емкость переменного тока обусловлена ​​некоторыми важными свойствами, такими как более высокая площадь поверхности по БЭТ и наличие более 88% ультрамикропор и микропор. В то же время образцы CNF имеют низкую площадь поверхности по БЭТ и 17,9% микропор. Другой важный фактор, влияющий на емкость, связан со следующим уравнением: τ = L ² / D . Где L относится к транспортной длине иона, а D относится к коэффициенту переноса ионов. Согласно этому уравнению ионы быстро проникают внутрь микропор, но с увеличением размера пор увеличивается и внешняя площадь. Из-за этого ионы накапливаются за пределами пор, что приводит к уменьшению емкости. Согласно Э. Раймундо-Пинеро и др., В водном растворе образование двойного слоя очень благоприятно, когда размер пор составляет около 0,7 нм [19]. Наши результаты показывают, что размер пор AC (0,47 нм) находится в оптимальном диапазоне для создания двойного слоя, следовательно, имеет более высокую удельную емкость по сравнению с CNF.

Выводы

Электроды CNF и AC были изготовлены аналогичным способом и сравнивались с симметричным суперконденсатором с использованием водного раствора. Было обнаружено, что распределение пор по размерам, площадь поверхности электрода и общее сопротивление электрода играют решающую роль в определении характеристик суперконденсатора. Результаты BET показывают, что AC имеет большое количество микропор и ультрамикропористую структуру, которая дает площадь поверхности 1042 м ² / г, тогда как электрод из УНВ содержит доминирующую мезоспористую структуру и площадь поверхности 83 м ² /г. Благодаря этому материал переменного тока обеспечивает удельную емкость (334 Ф / г), намного превышающую CNF (52 Ф / г). Действительно, более высокая удельная емкость для переменного тока дает более высокую удельную энергию (18,1 Втч / кг), чем удельная емкость для УНВ (2 Втч / кг). С другой стороны, CNF показывают более низкое ESR (0,28 Ом), чем переменный ток (3,72 Ом). Полученные удельные мощности в зависимости от значения ESR составили 1860 и 450 Вт / кг для УНВ и переменного тока соответственно. Следовательно, переменный ток считается подходящим для использования в энергетике. Принимая во внимание, что CNF - лучший кандидат для приложений питания.