超級(jí)電容器，電力爆發(fā)幫助電動(dòng)汽車快速充電

對(duì)于儲(chǔ)能裝置來說，通常有兩種形式：電池或超級(jí)電容器。盡管這兩種類型的設(shè)備都可以在需要時(shí)提供電流，但它們?nèi)杂幸恍┲匾膮^(qū)別。

從電池和超級(jí)電容器的原理來看，電池電極采用化學(xué)儲(chǔ)能機(jī)制，而超級(jí)電容器電極則采用雙電層儲(chǔ)能機(jī)制。

電池可以在每單位體積內(nèi)存儲(chǔ)大量電荷，但超級(jí)電容器在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量電流的效率要卻高得多，這種電力爆發(fā)將有助于超級(jí)電容器快速充電。這也為電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能提供了可能，并且對(duì)司機(jī)和環(huán)境有益。

當(dāng)前對(duì)于超級(jí)電容器的研究已經(jīng)有了一些有趣的進(jìn)展，包括用可持續(xù)材料制造設(shè)備，循環(huán)利用的塑料瓶、大麻甚至廢棄的煙頭。近日，德克薩斯農(nóng)工大學(xué)的科學(xué)家們展示了一種具有出色儲(chǔ)能潛力的植物型超級(jí)電容器，在超級(jí)電容器的開發(fā)上再次邁出重要的一步。

在研究中，研究人員將二氧化錳和木質(zhì)素結(jié)合起來，利用它們的兩個(gè)有用特性來制造超級(jí)化合物。其中，與其他過渡金屬氧化物（如釕或氧化鋅）相比，二氧化錳更便宜，可獲得性豐富，而且更安全，但二氧化錳的一個(gè)主要缺點(diǎn)是它的導(dǎo)電性較低。此外，木質(zhì)素是一種天然聚合物，能夠賦予植物和樹木以剛性，在造紙行業(yè)作為廢品被大量生產(chǎn)。

為了制造它們的電極，研究團(tuán)隊(duì)用一種常用的稱為高錳酸鉀的消毒劑處理純化的木質(zhì)素。然后，他們施加高溫和高壓以引發(fā)氧化反應(yīng)，導(dǎo)致高錳酸鉀分解并在木質(zhì)素上沉積二氧化錳。

接下來，研究人員將木質(zhì)素和二氧化錳混合物涂覆在鋁板上以形成綠色電極。最后，通過將木質(zhì)素-二氧化錳鋁電極和另一個(gè)由鋁和活性炭制成的電極夾在凝膠電解質(zhì)之間來組裝超級(jí)電容器。

在測試新設(shè)計(jì)的綠色電極后，研究人員發(fā)現(xiàn)他們的超級(jí)電容器具有非常穩(wěn)定的電化學(xué)性能。特別是，即使經(jīng)過數(shù)千次充電和放電循環(huán)，比電容或器件存儲(chǔ)電荷的能力也幾乎沒有變化。此外，對(duì)于最佳的木質(zhì)素-二氧化錳比率，觀察到比電容比其他超級(jí)電容器報(bào)道的高達(dá)900倍。

在這項(xiàng)研究中，通過使用低成本，可持續(xù)的方法制造出具有優(yōu)異電化學(xué)性能的基于工廠的超級(jí)電容器。或許能在不久的將來，實(shí)現(xiàn)通過僅加入綠色可持續(xù)成分來使超級(jí)電容器100%環(huán)保。這對(duì)能源的發(fā)展和人類的發(fā)展都具有重要意義。

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