Kuzey Çin’in yol kenarları, sonbaharda yaprak döken ağaçlarla kaplıdır. Bu yapraklar genellikle soğuk mevsimde yakılarak ülkenin hava kirliliği sorununu artırıyor.
Çin, Shandong’’daki araştırmacılar bu organik atık yaprakları yüksek teknolojik ürünler üretmek için kullanılabilecek gözenekli bir karbon malzemeye dönüştüren yeni bir yöntem keşfetti.
Araştırmacılar ağaç yapraklarını elektrotlara aktif maddeler olarak dahil edebilecek bir biçime dönüştürmek için çok aşamalı, ancak basit bir süreç kullandılar. Kurutulmuş yapraklar önce bir toz haline getirildi.
Daha sonra 12 saat boyunca 220 dereceye kadar ısıtıldı. Bu, küçük karbon mikrosferlerinden oluşan bir toz üretti. Bu mikrosferler daha sonra bir potasyum hidroksit çözeltisi ile işlem gördü ve 450 ila 800 C’lik bir dizi sıçramada sıcaklığı arttırarak ısıtıldı.
Kimyasal işlem karbon mikrosferlerinin yüzeyini korozyona uğratarak aşırı gözenekli hale getirir. Son ürün olan siyah karbonlu toz, mikro kürelerin yüzeyinde kimyasal olarak yalınlanmış birçok küçük gözenek varlığına bağlı olarak çok yüksek bir yüzey alanına sahiptir. Yüksek yüzey alanı son ürüne olağanüstü elektriksel özelliklerini verir.
Araştırmacılar gözenekli mikrosferler üzerinde elektronik cihazlarda kullanım potansiyellerini ölçmek için bir dizi standart elektrokimyasal test yaptı. Bu malzemeler için akım voltaj eğrileri, maddenin mükemmel bir kapasitör oluşturabileceğini göstedi.
Daha sonraki testler, materyallerin, aslında, bazı grafen superkapasitörlerinde görülen değerlerin üç katından fazla olan 367 Farad / gramlık spesifik kapasiteleri olan süper kapasitörler olduğunu gösteriyor.
Burada kullanılan kondansatör, birbirinden izolatör ile ayrılmış iki iletken üzerinde bir yük tutarak enerjiyi depolayan, yaygın olarak kullanılan bir elektrik bileşenidir.
Süperkapasitler tipik olarak normal bir kapasitör kadar 10-100 kat daha fazla enerji depolayabilir ve tipik bir şarj edilebilir pilden çok daha hızlı şarj kabul edebilir ve teslim edebilirler.
Bu nedenlerden ötürü, süper kapasitif malzemeler, özellikle bilgisayar teknolojisi ve hibrid veya elektrikli araçlarda çok çeşitli enerji depolama gereksinimleri için ümit vaadediyor.
Karbon Elektrotlar
Qilu Teknoloji Üniversitesi’nden Hongfang Ma tarafından yürütülen araştırma, atık biyokütleyi enerji depolama teknolojisinde kullanılabilecek gözenekli karbon malzemeler haline dönüştürmenin yollarını aramaya yoğunlaştı.
Ağaç yapraklarına ek olarak, yönetici ekip ve diğerleri başarıyla patates atığı, mısır, saman, çam ağacı, pirinç ve diğer tarımsal atıkları karbon elektrot malzemeleri haline dönüştürdü.
Profesör Ma ve meslektaşları, hazırlama işlemini optimize ederek ve hammaddelerin doping veya modifikasyonuna izin vererek gözenekli karbon malzemelerinin elektrokimyasal özelliklerini daha da iyileştirmeyi umuyorlar.
Anka kuşu ağacı yapraklarından yapılan gözenekli karbon mikrokürelerin süper kapasitesi, diğer biyolojik atık maddelerden türetilen karbon tozları için bildirilenlerden daha yüksektir.
Elektrolit iyonları ile karbon kürelerinin yüzeyi arasındaki teması kolaylaştırdığı gibi ince ölçekli gözenekli yapı bu özelliğin anahtarı gibi görünüyor. Ayrıca karbon yüzeyi üzerindeki iyon transferi ve difüzyonunu arttırıyor.
Araştırmacılar, bu elektrokimyasal özellikleri süreçlerini optimize ederek ve hammaddelerin doping veya modifikasyonuna izin vererek daha da geliştirmeyi umuyorlar.
