Los bordes de las carreteras del norte de China están salpicados de árboles fénix caducifolios, que producen una gran cantidad de hojas caídas en otoño. Estas hojas generalmente se queman en la estación más fría, lo que exacerba el problema de contaminación del aire del país. Los investigadores en Shandong, China, descubrieron recientemente un nuevo método paraConvierta este material de desecho orgánico en un material de carbono poroso que se puede utilizar para producir productos electrónicos de alta tecnología. Revista de energía renovable y sostenible , por AIP Publishing.
Los investigadores utilizaron un proceso de varios pasos, pero simple, para convertir las hojas de los árboles en una forma que pudiera incorporarse a los electrodos como materiales activos. Las hojas secas primero se molieron en un polvo, luego se calentaron a 220 grados Celsius durante 12 horas.produjo un polvo compuesto de pequeñas microesferas de carbono. Estas microesferas se trataron luego con una solución de hidróxido de potasio y se calentaron aumentando la temperatura en una serie de saltos de 450 a 800 C.
El tratamiento químico corroe la superficie de las microesferas de carbono, haciéndolas extremadamente porosas. El producto final, un polvo de carbón negro, tiene un área superficial muy alta debido a la presencia de muchos poros diminutos que han sido grabados químicamente en la superficie delas microesferas. El área de superficie alta le da al producto final sus extraordinarias propiedades eléctricas.
Los investigadores realizaron una serie de pruebas electroquímicas estándar en las microesferas porosas para cuantificar su potencial de uso en dispositivos electrónicos. Las curvas de corriente-voltaje para estos materiales indican que la sustancia podría ser un condensador excelente. Otras pruebas muestran que los materiales son, de hecho, supercondensadores, con capacidades específicas de 367 Faradios / gramo, que son más de tres veces superiores a los valores observados en algunos supercondensadores de grafeno.
Un condensador es un componente eléctrico ampliamente utilizado que almacena energía manteniendo una carga en dos conductores, separados entre sí por un aislante. Los supercondensadores generalmente pueden almacenar entre 10 y 100 veces más energía que un condensador ordinario, y pueden aceptar y suministrarse carga mucho más rápido que una batería recargable típica. Por estas razones, los materiales supercapacitivos son muy prometedores para una amplia variedad de necesidades de almacenamiento de energía, particularmente en tecnología informática y vehículos híbridos o eléctricos.
La investigación, dirigida por Hongfang Ma de la Universidad Tecnológica de Qilu, se ha centrado principalmente en la búsqueda de formas de convertir la biomasa residual en materiales de carbono porosos que puedan usarse en la tecnología de almacenamiento de energía. Además de las hojas de los árboles, el equipo y otroshan convertido con éxito los desechos de papa, paja de maíz, madera de pino, paja de arroz y otros desechos agrícolas en materiales de electrodo de carbono. La profesora Ma y sus colegas esperan mejorar aún más las propiedades electroquímicas de los materiales de carbono poroso optimizando el proceso de preparación y permitiendo el dopajeo modificación de las materias primas.
Las propiedades supercapacitivas de las microesferas de carbono porosas hechas de hojas de árbol de fénix son más altas que las reportadas para los polvos de carbono derivados de otros materiales de desechos biológicos. La estructura porosa de escala fina parece ser clave para esta propiedad, ya que facilita el contacto entre los iones de electrolitos yla superficie de las esferas de carbono, además de mejorar la transferencia de iones y la difusión en la superficie de carbono. Los investigadores esperan mejorar aún más estas propiedades electroquímicas al optimizar su proceso y permitir el dopaje o la modificación de las materias primas.
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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