Обычный древесный уголь, который образуется при сжигании древесных отходов, может быть хорошим сырьем для производства суперконденсаторов. Команда американских исследователей обнаружила, что такой материал не уступает специальному активированному углю и при этом стоит в десятки раз дешевле.
Сотрудники Центра устойчивых технологий Иллинойского университета попытались использовать в качестве электродов для суперконденсаторов уголь, полученный при сжигании древесных отходов. Для этого фрагменты древесины березы, сосны и красного кедра нагревали до 750 градусов по Цельсию, причем без какой-то дополнительной обработки. Полученные кусочки угля использовались в экспериментах целиком и с их помощью ученым удалось построить суперконденсатор, который накопил достаточно энергии для свечения светодиодного фонаря.
Измерения показали, что простой кусок древесного угля может стать электродом для конденсатора с емкостью порядка 14 фарад на грамм массы. Если же уголь обработать слабым раствором азотной кислоты, HNO3, то верхний предел удельной емкости вырастает в восемь раз, до 115 фарад на грамм. Кроме того, предварительные испытания, в ходе которых суперконденсаторы из угля перезарядили более пяти тысяч раз без значительного снижения их емкости, показали пригодность нового метода к долговременной эксплуатации.
Исследователи подчеркивают, что ключевым достоинством их метода является не просто дешевизна сырья, а сочетание низкой стоимости материалов с простотой обработки. В настоящее время суперконденсаторы с электродами на основе активированного угля серийно производятся с использованием кокосовой стружки, но для активации уголь требуется обрабатывать различными химикатами, которые затем подлежат утилизации.
Использованная изобретателями промывка слабой азотной кислотой тоже предполагает получение раствора зол в кислоте (эффект повышения емкости ученые связали с вымыванием из угля солей кальция и других примесей), однако подобный раствор, по заверениям авторов новой технологии, является готовым сырьем для производства удобрений, а не опасными химическими отходами.
|
