|
Ученые из Университета штата Орегон (ОГУ) считают, что деревья в ближайшее время смогут сыграть важную роль в создании высокотехнологичных суперконденсаторов для хранения энергии.
Химики ОГУ обнаружили, что целлюлоза - самый распространенный органический полимер на Земле и ключевой компонент деревьев-можно нагревать в печи в присутствии аммиака, и превратился в строительных блоков для высокотехнологичных суперконденсаторов.
Эти суперконденсаторы являются мощными энергетическими устройствами с широким диапазоном промышленного применения, во всем, от электроники до автомобилей и авиации. Но широкое использование их было отложено в первую очередь из-за стоимости и сложности производства высококачественных угольных электродов.
Новый подход только что обнаружил в штате Орегон могут производить легированного азотом, нанопористых углеродных мембран-электроды суперконденсаторов-по низким ценам, быстро, в экологически чистой процесса. Единственным побочным продуктом является метан, который может быть использован непосредственно в качестве топлива или для других целей.
"Легкость, скорость и потенциал этого процесса является действительно захватывающим", сказал Хью Дэвид Джи, ассистент профессора химии в ОГУ колледжа науки, и ведущий автор исследования, объявив об открытии в Nano Letters говорит:"Впервые мы доказали, что возможна реакция между целлюлозой и аммиаком, при это образовались N-легированные нанопористые углеродные мембраны, Это удивительно, что такой основная реакция не сообщалось ранее. Не только там промышленного применения, но это открывает целый новый научного направления, изучая снижения газовых агентов для активации углерода.Мы собираемся взять дешевую древесину и превратить ее в ценный продукт высоких технологий".
Эти углеродные мембраны на нано-масштабе чрезвычайно тонких один грамм из них может иметь площадь поверхности около 2000 квадратных метров. Это часть того, что делает их полезными в суперконденсаторов. И новый процесс, используемый, чтобы сделать это одним шагом реакция, которая быстро и недорого. Она начинается с чего-то примерно так же просто в качестве фильтрующего целлюлозной бумаги-концептуально похоже на одноразового бумажного фильтра в кофе.
Воздействие высокой температуры и аммиака преобразует целлюлозу в нанопористый углеродный материал, необходимый для суперконденсаторов, дешевле и больше, чем раньше.
Суперконденсатор является одним из видов накопителя энергии, но его можно заряжать гораздо быстрее, чем батареи и он запасает гораздо больше энергии. Они в основном используются в любом типе устройств, где нужно быстрое хранение и мощное выделения энергии за короткий промежуток времени.
Суперконденсаторы могут быть использованы в компьютерах и бытовой электроники, таких как вспышкой в цифровой камере. Они находят применение в тяжелой промышленности, и в состоянии питания ничего из крана погрузчика. Суперконденсатор может захватывать энергию, которые могли бы быть впустую, например, при торможении. И их способность хранения энергии может помочь "сгладить" поток мощности от альтернативных источников энергии, таких как энергия ветра.
Они могут привести дефибриллятор, открыть аварийные слайды на самолете и значительно повысить эффективность гибридных электрических автомобилей.
Кроме высокотехнологичных суперконденсаторов, нанопористые углеродные материалы также найти применение в адсорбции загрязняющих веществ газов, экологические фильтры, очистка воды и для других целей.
"Есть много приложений из суперконденсаторов по всему миру, но сейчас поле сдерживается стоимости", сказал Джи. "Если мы используем этот очень быстрый и простой процесс, чтобы сделать эти устройства намного дешевле, не может быть огромные преимущества."
| 