據(jù)外媒報道，得州農(nóng)工大學(xué)(Texas A&M University)的研究人員開發(fā)了新型儲能裝置。該裝置基于植物打造，靈活、重量輕、性價比高，在不久的將來甚至可以在幾分鐘內(nèi)為電動汽車充滿電。
圖片來源：TAMU官網(wǎng)
“在儲能設(shè)備中應(yīng)用生物材料一直很棘手，因為很難控制其產(chǎn)生的電氣化性能，這將嚴重影響到設(shè)備的生命周期和性能。此外，制造生物材料通常包括危險的化學(xué)處理過程?！敝饕芯咳藛TDr. Hong Liang表示，“我們設(shè)計出一種環(huán)保型儲能設(shè)備，具有優(yōu)越的電氣化性能，易于制造，安全，而且成本低得多。”
儲能裝置一般以電池或超級電容器的形式出現(xiàn)。這兩種設(shè)備都可以在需要時提供電流，但是存在一些根本性的區(qū)別。電池可以在單位體積內(nèi)存儲大量的電荷，而超級電容器可以在短時間內(nèi)快速產(chǎn)生大電流。所以，超級電容器為設(shè)備充電的速度更快。
超級電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通電容器基本相同，二者都可以將電荷存儲在金屬板或電極上。然而，與普通電容器不同的是，超級電容器可以根據(jù)不同的用途，采用不同的設(shè)計制成不同的尺寸和形狀。此外，超級電容器也可以采用不同的電極材料。
在研究過程中，Liang及其團隊被二氧化錳納米顆粒所吸引，并用這種材料設(shè)計出超級電容器的一個電極。Liang稱：“二氧化錳更便宜，儲量也更豐富，比其他過渡金屬氧化物更安全，如氧化釕或氧化鋅，后者被廣泛用于制造電極。但是，二氧化錳的一個明顯缺陷是電導(dǎo)率較低?！?
木質(zhì)素是一種將木材纖維粘合在一起的天然聚合物。以往研究表明，將木質(zhì)素與金屬氧化物結(jié)合在一起使用，可以提高電極的電化學(xué)性能。為了制作電極，研究團隊用常見的高錳酸鉀消毒劑，對純化木質(zhì)素進行處理。然后，施加高溫高壓以啟動氧化反應(yīng)，使高錳酸鉀分解并將二氧化錳沉積在木質(zhì)素上。接下來，他們把木質(zhì)素和二氧化錳混合物涂在鋁板上，形成環(huán)保電極。最后，研究人員將凝膠電解質(zhì)夾在木質(zhì)素-二氧化錳-鋁電極和另一個由鋁和活性炭制成的電極之間，組裝超級電容器。
測試顯示，這種超級電容器的電化學(xué)性能非常穩(wěn)定。尤其是比電容，即設(shè)備存儲電荷的能力，即使經(jīng)過數(shù)千次充放電循環(huán)，變化也很小。據(jù)觀察，當(dāng)木質(zhì)素-二氧化錳達到最佳比例時，該超級電容器的比電容可以達到其他超級電容器的900倍以上。而且，這些超級電容器也非常輕巧靈活，可作為汽車中的結(jié)構(gòu)儲能部件，用途非常廣泛。
Liang說：“在這項研究中，我們采用低成本、可持續(xù)的方法，制造出具有優(yōu)異電化學(xué)性能的植物基超級電容器。在不久的將來，我們希望通過只加入綠色可持續(xù)成分，使我們的超級電容器成為100%環(huán)保的設(shè)備?！?
