एक डुअल-कार्बन पोटेशियम-आयन कैपेसिटर जिसे कम ग्राफिटाइजेशन के साथ खोखले कार्बन फाइबर इलेक्ट्रोड द्वारा सक्षम किया गया है

संक्षेप बड़े K + आयनों (1.38 Å) का आकार पोटेशियम भंडारण उपकरणों की उच्च गतिशीलता और दीर्घकालिकता प्राप्त करने में चुनौती प्रस्तुत करता है। यहां, एक फाइब्रस ZrO 2 मेम्ब्रेन को एक प्रतिक्रियाशील टेम्पलेट के रूप में इस्तेमाल किया गया है ताकि एक डुअल-कार्बन K-आयन कैपेसिटर का निर्माण किया जा सके। ग्रेफाइट के विपरीत, ZrO 2 - उत्प्रेरित ग्राफिक कार्बन एक तुलनात्मक रूप से अव्यवस्थित परत की व्यवस्था प्रस्तुत करता है जिसमें K + सम्मिलन/निकासी के लिए 0.378 nm का विस्तारित इंटरलेयर स्पेसिंग होता है। पिरिडीन-व्युत्पन्न नाइट्रोजन साइड्स K-आयनों को स्थानीय रूप से संग्रहीत कर सकते हैं बिना स्टेज-1 ग्रेफाइट इंटरकलेशन यौगिकों (GICs) के निर्माण को बाधित किए। परिणामस्वरूप, N-डोपेड खोखले ग्राफिक कार्बन फाइबर K + -भंडारण क्षमता (मुख्य रूप से 1 V से नीचे) को प्राप्त करता है, जो व्यावसायिक ग्रेफाइट की तुलना में 1.5 गुना है। खोखले कार्बन फाइबर इलेक्ट्रोड और ZrO 2 नैनोफाइबर मेम्ब्रेन को विभाजक के रूप में उपयोग करके पोटेशियम-आयन हाइब्रिड कैपेसिटर को असेंबल किया गया है। कैपेसिटर 40,000 W kg −1 की उच्च शक्ति, 8.5 सेकंड में पूर्ण चार्ज, 2 A g −1 पर 5000 चक्रों के बाद 93% क्षमता बनाए रखने, और 8.6 mV h −1 की कम आत्म-डिस्चार्ज दर को प्रदर्शित करता है। लटके हुए ट्यूबलर कार्बन इलेक्ट्रोड के सततता और उच्च प्रदर्शन से व्यावहारिक पोटेशियम-आयन कैपेसिटर्स को बढ़ावा मिलने की संभावना है।