从生物质废弃物中合成活性碳的可持续绿色路线,用于高性能超级电容器

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 可持续的能源储存 可持续的能源储存

背景情况:

• 超级电容器需要高性能多孔碳电极来有效地储存能量.
• 利用生物质废弃物为碳材料提供了一种可持续的方法来减少对环境的影响,并促进循环经济.
• 现有的电解质可能在环境影响或性能方面存在局限性.

研究的目的:

• 通过绿色路线从生物质废物中合成层次性多孔碳.
• 评估这种多孔碳在超级电容器中的性能,重点关注稳定性和能量密度.
• 研究酸作为超级电容器应用中的环保电解质的可行性.

主要方法:

• 通过绿色路径从废物活性污泥和消耗咖啡中合成层次性多孔碳.
• 孔隙碳的表面积的特征 (1198 ± 60 m2 g-1).
• 使用合成的碳和酸电解质制造和测试超级电容器,包括在高电流密度 (10 A g−1) 下进行长期循环稳定性测试.

主要成果:

• 在酸电解质中20,000个循环后,在10 A g-1.1 时达到98.4%的极佳循环稳定性.
• 证明了占主导地位的快速表面动力学和最大能量密度为15.9 Wh kg-1在0.2 A g-1.1时.
• 使用水基结合剂与非水基结合剂相比,使用水基结合剂的容量提高了76%.

结论:

• 从生物质废弃物中开发的层次性多孔碳是超级电容器的高性能电极材料.
• 酸被证明是长期超级电容应用的坚固且环保的电解质.
• 使用水基结合剂进一步提高了超级电容器的性能,突出了可持续和高效的储能解决方案.