一個基本的化學發(fā)現(xiàn)將很快使樹木在高科技儲能裝置中發(fā)揮出重要作用。美國俄勒岡州I立大學的研究人員發(fā)現(xiàn)，通過簡單的化學方法可把地球上最豐富的有機聚合物、樹的一個關(guān)鍵組成部分——纖維素，轉(zhuǎn)變成超級電容器的構(gòu)件。該研究結(jié)果刊登在最新一期的《納米快報》上。
超級電容器是具有非凡的高功率的能量設備，在工業(yè)領(lǐng)域從電子產(chǎn)品到汽車和航空業(yè)應用廣泛。而高成本卻一直是阻礙其推廣使用和生產(chǎn)出高品質(zhì)碳電極的攔路虎。
俄勒岡州立大學開發(fā)的新方法可以低成本、快速及環(huán)保地生產(chǎn)摻雜氮的納米多孔碳膜超級電容器電極。唯一的副產(chǎn)物甲烷可以用作燃料。
這項研究的首席作者、該大學化學助理教授紀秀磊(音譯)說：“這個簡單、快速和具有潛力的工藝是非常激動人心的。這是首次證明可以用氨與纖維素反應，創(chuàng)建出這些摻雜氮的納米多孔碳膜。令人驚訝的是，這一基本的化學反應在之前并未報道過。我們將把便宜的木材變成有價值的高科技產(chǎn)品。”
據(jù)報道，這些納米尺度的碳膜相當薄，1克表面積可達近2000平方米，而這正是使其在超級電容器里起到作用的部分。新的工藝操作既快又便宜，像纖維素濾紙一樣簡單，從概念上類似于咖啡壺的一次性紙過濾器。在高溫和氨氣下，將纖維素轉(zhuǎn)換為所需超級電容器的納米多孔碳材料，并能夠大規(guī)模廉價生產(chǎn)。
這種材料制造出的超級電容器是一種能量存儲裝置，要比電池充電快速得多，并具有更大的功率。它們大多被用在各種類型的需要快速蓄電并且可釋放強大能量的設備當中。超級電容器可以在計算機和消費電子產(chǎn)品如閃光燈、數(shù)碼相機中使用;在重工業(yè)，可以給從起重機到鏟車的任何一個設備供電;還可以捕獲其他可能會被浪費掉的能量，例如制動系統(tǒng)的操作。而其能量存儲能力可以啟動除顫器、打開飛機上的緊急滑梯、大大提高混合動力電動汽車的效率。此外，納米多孔碳材料還可用于吸附氣體污染物、環(huán)保過濾器和水處理等。
研究人員說：“世界各地的超級電容器有許多應用，但現(xiàn)在該領(lǐng)域的發(fā)展大大受到成本制約。如果我們采用這種快速、簡單的工藝制造儲能設備器件，未來將會有巨大的獲益。”
下載文檔
