来自Achyranthus bidentata (Datiwan) 茎的纳米孔碳材料的纳米建筑学用于超级电容器应用

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
• 可持续化学 可持续化学

背景情况:

• 由于其可持续性和可调节性质,生物质衍生的碳对储能具有前景.
• 应用包括传感,分离,以及能量储存和转换.
• 阿奇兰 (Achyranthus bidentata) 是一个丰富的,自我生长的生物质来源.

研究的目的:

• 使用低能耗方法从Datiwan生物质制造纳米孔状活性碳.
• 研究化学激活剂 (H3PO4,KOH,ZnCl2) 对材料性能和储能性能的影响.
• 评估Datiwan衍生碳作为储能电极材料的潜力.

主要方法:

• 在500°C时,达蒂万生物质的碳化.
• 使用酸 (H3PO4) 和化 (ZnCl2) 进行激活.
• 表面纹理特性和电化学性能的表征.

主要成果:

• 实现了 724 m2 g-1 (DAC-H500) 和 758 m2 g-1 (DAC-Z500) 的特定表面积.
• 样本保留了丰富的表面氧功能.
• 201 F g-1 (DAC-H500) 和140 F g-1 (DAC-Z500) 的特定容量在1 A g-1.
• 在10 A g-1.0 的电容保持率为51% (DAC-H500) 和61.3% (DAC-Z500).
• 使用DAC-Z500的对称电池在590W kg-1功率密度下实现了3.5Wh kg-1的能量密度.
• 经过1万个循环后,证明了良好的循环寿命,98%的库伦比效率.

结论:

• 达蒂万生物质可以在低温下转化为纳米孔状活性炭.
• 开发的材料表现出优异的表面积,功能和电化学性能,用于储能.
• 这种方法提供了一种可持续的途径,用于将生物质废物用于高性能能量存储设备.