科技INF 26-03-09 09:19
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【中国研究再次解决世界级环境污染难题:烟蒂转成超级电容电极】
全球每年产生的废弃烟蒂,是地球最多废物,每年造成约 260 亿美元环境成本。中国河南大学最近发表研究,将废弃烟蒂转成高效能超级电容电极材料,为这项严重环境污染问题提供新解决方案。

团队采水热碳化及化学活化两步骤处理废烟蒂。首先水热碳化将烟蒂主要成分醋酸纤维素转成含氮氢炭,再使用氢氧化钾于 700°C 活化处理。原本密实平滑的碳球会变成三维鹰架状多孔结构,表面积高达 2,133.5 平方米/克,孔隙大小 1~3 纳米。

材料掺杂氮和氧等元素后,形成吡啶氮和吡咯氮等官能团,具额外伪电容并增强导电性。团队测试显示 1 A/g 电流密度展现 344.91F/g 比电容。

团队将烟蒂衍生电极组装成对称双电极超级电容,装置达 24.33Wh/kg 能量密度及 373.71W/kg 功率密度,表现优于多种生物质衍生碳材料及商用活性碳,且万次充放电循环后,仍保持 95.44% 容量,展现卓越长期稳定性。

通讯作者 Leichang Cao 表示,这项研究证明烟蒂不单是污染问题,也是宝贵碳资源。超级电容比锂电池充电更快、循环寿命更长,适用电网稳定、再生制动及流动电子装置等需要快速充电和长寿命的场景。论文 1 月 13 日发表于《Energy & Environment Nexus》期刊。

世界卫生组织数据显示,全球每年产生的烟蒂,等于 16.9 亿磅有毒垃圾。烟蒂滤嘴由不可生物降解塑胶制成,含有毒化学物质会渗入土壤及水源。有人估算烟蒂的环境污染成本每年达 260 亿美元,包括 207 亿美元海洋生态系统损害及 50 亿美元废物管理成本。

发布于 山东