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生物炭用于生產(chǎn)超級(jí)電容器
研究人員報(bào)告說,木生物炭超級(jí)電容器可以產(chǎn)生的電力相當(dāng)于今天的活性炭超級(jí)電容器的一小部分成本。
而電池依靠化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生持續(xù)的電能,超級(jí)電容器電極收集帶電離子在他們(在這種情況下,生物炭,由加熱木材在低氧),并迅速釋放這些離子在放電。
這使他們能夠供應(yīng)能源簡(jiǎn)言之,強(qiáng)大的爆發(fā)——在一個(gè)相機(jī)閃光燈,例如,或者響應(yīng)峰值需求的能源電網(wǎng),研究組長(zhǎng)Junhua江澤民高級(jí)研究工程師在伊利諾斯州可持續(xù)技術(shù)中心在伊利諾斯大學(xué)。
當(dāng)今的許多超級(jí)電容器用活性炭,通常從一個(gè)化石燃料來源,江澤民在一份聲明中說。
“昂貴和復(fù)雜的程序通常用于開發(fā)形貌的碳-數(shù)量不斷增加的毛孔和優(yōu)化孔隙網(wǎng)絡(luò),”他說。“這增加表面積的電極和毛孔的能力,迅速捕捉和釋放離子”。
在木材生物炭超級(jí)電容器,木材的天然孔隙結(jié)構(gòu)是作為電極表面,消除需要先進(jìn)的技術(shù)來制造一個(gè)精心制作的孔隙結(jié)構(gòu)。
孔隙大小和配置在一些森林非常適合快速離子傳輸,江澤民說。這項(xiàng)新的研究,發(fā)表在Electrochimica學(xué)報(bào),使用紅雪松,但其他幾個(gè)樹林如楓木,櫻桃也工作得很好。
昂貴的和腐蝕性化學(xué)物質(zhì)通常被用來準(zhǔn)備活性炭用于超級(jí)電容器,使電極的物理和化學(xué)性質(zhì),他們需要功能好,江澤民說。
“這些化學(xué)物質(zhì)的使用可能會(huì)對(duì)環(huán)境有影響,”他說。“這應(yīng)該是避免或至少大幅減少。
江澤民和他的團(tuán)隊(duì)激活他們的生物炭與溫和的硝酸,沖走了火山灰(碳酸鈣、碳酸鉀和其他雜質(zhì))在生物炭。這個(gè)過程的副產(chǎn)品有有益的使用,江澤民說:硝酸溶液的化合物可以用作肥料。
這些簡(jiǎn)單的方法降低材料成本和環(huán)境成本,裝配超級(jí)電容器。
“材料成本生產(chǎn)木材生物炭超級(jí)電容器是5到10倍低于那些與活性炭”,江澤民說。當(dāng)一個(gè)生物炭超級(jí)電容器已達(dá)到其使用壽命結(jié)束時(shí),電極可以壓碎和用作有機(jī)土壤改良劑,增加肥力。
“我們的生物炭材料的性能與今天的先進(jìn)性能的碳材料,包括碳納米管和石墨烯,江澤民說。“我們可以達(dá)到相應(yīng)的性能用更少的成本和環(huán)境成本可能更低。”
伊利諾斯州的危險(xiǎn)廢物研究基金和HeteroFoaM中心(一個(gè)能源前沿研究中心由美國(guó)能源部的辦公室的基礎(chǔ)研究)支持這項(xiàng)研究。
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