该系统使用低成本电极存储高能量,在700 W/kg时提供105 Wh/kg的能量。
巴斯克大学(UPV/EHU)的研究人员利用辐射松废物中的碳开发了一种混合超级电容器。
锂离子电容器的电极由废弃的木颗粒制成,提供了一种可持续的、具有成本效益的储能解决方案。
由于西班牙巴斯克地区拥有丰富的生物质资源,该团队利用环保和廉价的工艺来制造高性能电极。他们的发现突出了生物质材料在生产高效、环保的储能系统方面的潜力。
据研究人员称,这项创新可以为更环保的大功率储能替代品铺平道路,减少对传统材料的依赖,提高该行业的可持续性。
生物质发电电容器
现代社会不断增长的能源需求需要不会加剧全球变暖的可持续存储选择。储能以锂离子电池(LIBs)和超级电容器(SCs)为主,但两者都存在缺点:超级电容器具有高功率但自放电快,而锂离子电池具有高能量但随着时间的推移而退化。
结合这两种技术,锂离子电容器(LIC)可以提供高能量、功率和长循环寿命,这使得它们非常适合电动汽车和风力涡轮机等用途。
电极材料的选择对集成电路的性能有重要影响。尽管石墨被广泛使用,但它是一种关键的原材料,对环境来说是昂贵的。尽管硬碳、软碳和纳米碳等替代品具有潜力,但它们的高成本和复杂性阻碍了它们的广泛应用。
UPV/EHU团队利用西班牙比斯开省丰富的可持续资源松废弃物中的碳开发了一种具有成本效益的LIC。他们使用来自生物质的碳来生产高性能电极,而不是昂贵的化学品或能源密集型程序。
“我们开发了可用于储存能量的新材料。UPV/EHU的讲师、研究小组成员Idoia Ruiz de Larramendi在一份声明中说:“在这种情况下,为了制造电极,我们从我们周围的松木颗粒中制备了碳,这些松木颗粒用于木工车间。”
环保电池
电池和超级电容器对于能量存储是必不可少的,它们各有各自的优势。超级电容器在短时间内产生巨大的功率输出,而电池则保留更多的能量。超级电容器不适合长期供电,但对于需要快速释放能量的应用来说,它们是完美的。
该研究创造了一种混合锂离子设备,结合了两种技术的优点。它保留了超级电容器的坚固性和快速充放电特性,同时像电池一样储存高功率能量。通过结合电池和超级电容器类型的电极,该装置的总体性能得到了改善。
从生物质资源中精心挑选的各种形式的碳被用来制造电极。并不是所有的生物质都能提供适合储能应用的碳,但研究结果表明,从白头松中提取的碳是有效的。
研究人员发现,一个电极由硬碳组成,另一个由活性炭组成。在生产过程中,可持续性和成本效益是重中之重,使用了具有成本效益的添加剂,并将合成温度保持在700°C以下。
在新的结构中,正极由相同的碳组成,具有很大的表面积,而负极储存了大量的能量,而不需要昂贵的化学物质。该系统在700 W/kg时提供105 Wh/kg的电量,并在10000次充电循环后保持60%的容量。
该研究指出了当地生物质作为锂离子电容器的成本效益高、环境友好的替代品的潜力。该团队强调,生物质衍生材料为大功率储能提供了有希望的机会,强调需要继续研究,以可持续的解决方案改进储能技术。
该团队的研究细节发表在《电源杂志》上。
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