生物炭用于生产超级电容器

研究人员报告说,木生物炭超级电容器可以产生的电力相当于今天的活性炭超级电容器的一小部分成本。

而电池依靠化学反应产生持续的电能,超级电容器电极收集带电离子在他们(在这种情况下,生物炭,由加热木材在低氧),并迅速释放这些离子在放电。

这使他们能够供应能源简言之,强大的爆发——在一个相机闪光灯,例如,或者响应峰值需求的能源电网,研究组长Junhua江泽民高级研究工程师在伊利诺斯州可持续技术中心在伊利诺斯大学。

当今的许多超级电容器用活性炭,通常从一个化石燃料来源,江泽民在一份声明中说。

“昂贵和复杂的程序通常用于开发形貌的碳-数量不断增加的毛孔和优化孔隙网络,”他说。“这增加表面积的电极和毛孔的能力,迅速捕捉和释放离子”。

在木材生物炭超级电容器,木材的天然孔隙结构是作为电极表面,消除需要先进的技术来制造一个精心制作的孔隙结构。

孔隙大小和配置在一些森林非常适合快速离子传输,江泽民说。这项新的研究,发表在Electrochimica学报,使用红雪松,但其他几个树林如枫木,樱桃也工作得很好。

昂贵的和腐蚀性化学物质通常被用来准备活性炭用于超级电容器,使电极的物理和化学性质,他们需要功能好,江泽民说。

“这些化学物质的使用可能会对环境有影响,”他说。“这应该是避免或至少大幅减少。

江泽民和他的团队激活他们的生物炭与温和的硝酸,冲走了火山灰(碳酸钙、碳酸钾和其他杂质)在生物炭。这个过程的副产品有有益的使用,江泽民说:硝酸溶液的化合物可以用作肥料。

这些简单的方法降低材料成本和环境成本,装配超级电容器。

“材料成本生产木材生物炭超级电容器是5到10倍低于那些与活性炭”,江泽民说。当一个生物炭超级电容器已达到其使用寿命结束时,电极可以压碎和用作有机土壤改良剂,增加肥力。

“我们的生物炭材料的性能与今天的先进性能的碳材料,包括碳纳米管和石墨烯,江泽民说。“我们可以达到相应的性能用更少的成本和环境成本可能更低。”

伊利诺斯州的危险废物研究基金和HeteroFoaM中心(一个能源前沿研究中心由美国能源部的办公室的基础研究)支持这项研究。

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