基於植物的超級電容器來了，你的電動車或許可以跑更遠!

美國德克薩斯A&M大學(Texas A&M University; TAMU)的研究人員展示了一種基於植物的超級電容器，具有優異的儲能潛力。

這一研究成果已發表在6月的《儲能》(Energy Storage)期刊上。

超級電容器是通過電極與電解質之間形成的界面雙層來存儲能量的新型元器件，是介於傳統電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置，既具有電容器快速充放電的特性，又具有電池的儲能特性。

超級電容器具有使電動汽車完全普及的潛力，它可以在幾分鐘內完成充電，解決電動車普及的充能難題。

在研究中，該團隊使用了一種叫做木質素的天然聚合物，正是這種物質使得植物不那麼脆弱易折，也是造紙過程中產生的廢品。研究小組希望用它來增強超級電容器電極材料二氧化錳的性能，這種化合物的納米顆粒比其他溶液有許多好處，但電化學性能往往會下降。

該研究的作者梁洪(音譯)説:“二氧化錳比其他過渡金屬氧化物更便宜，更容易獲得，也更安全，比如釕或氧化鋅，它們被廣泛用於製造電極。”。“但是二氧化錳的一個主要缺點是它的電導率較低.”

先前的研究表明，木質素與金屬氧化物結合可以提高超級電容器電極的電性能，但該小組希望研究如何具體增強氧化錳的功能。因此，他們設計了一種超級電容器，木質素與金屬氧化物是兩個關鍵部分。

具體操作過程是，該團隊用高錳酸鉀處理純化的木質素，然後他們施加高熱和高壓來引發氧化反應，導致高錳酸鉀分解，產生二氧化錳並沉積在木質素上。隨後，他們將木質素和二氧化錳的混合物塗在鋁板上，製成綠色電極。最後，研究人員在木質素-二氧化錳-鋁電極和另一個由鋁和活性炭製成的電極之間夾入凝膠電解質，超級電容器的組裝就完成了。

在測試中，他們發現這款超級電容器具有非常穩定的電化學性能，其比電容，也就是設備儲存電荷的能力，即使經過數千次充放電循環，變化也很小。

為了顯示這一新方案的優越性，研究小組將其與其他尖端超級電容器作了對比，這些“對手”的電極有的完全由活性炭或石墨烯製成，有的則由其他材料結合製成，結果顯示，植物基超級電容器在比電容(衡量設備存儲電荷能力的指標)方面大獲全勝，

此外，對於最佳配比的木質素-二氧化錳，這一方案的比電容要比電極由二硒化錫製成的超級電容器的比電容高900倍!

研究人員稱這種超級電容器重量輕、靈活、成本低，增加了其作為車輛儲能元件的潛力。他們還報告説，它在測試中表現得非常好，具有“非常穩定的電化學特性”，並且它保持了在數千個週期內儲存電荷的能力。

編譯/前瞻經濟學人APP資訊組

原文出處:

https://newatlas.com/energy/plant-based-supercapacitor-energy-storage/

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200908131041.htm