科學家通過升級回收技術將塑料瓶變成超級電容器材料
據外媒報導,超級電容器在儲能方面具有令人難以置信的潛力,幾乎瞬間充放電的能力是其主要賣點之一。加州大學河濱分校(UCR)的科學家們正在以一種由可回收塑料廢料製成的納米材料的形式,為這些下一代設備的關鍵部件提供這種可能性。
這一突破來自UCR的Cengiz Ozkan領導的一個工程師團隊,多年來,他一直在研究新的納米級材料,以幫助使超級電容器成為可行的儲能選擇。此前,Ozkan和她的同事們已經取得了從石墨烯到玻璃瓶等各種材料的進展,但他們的最新發現主要集中在我們所面臨的最大環境問題之一的塑料垃圾上。
該團隊首先使用由聚對苯二甲酸乙二醇酯塑料或PET製成的塑料瓶碎片。這些瓶子被溶解在溶劑中,並使用一種被稱為電紡的技術將其變成微觀纖維,然後在熔爐中將纖維轉化為碳。然後將該材料與粘結劑和導電劑混合,再將其製成類似硬幣電池形狀的雙層電容器。在這種配置下對新電極材料的測試表明,它完全可以作為超級電容器的組件發揮作用。
“在UCR,我們已經邁出了將塑料垃圾回收利用為可充電儲能裝置的第一步,”研究第一作者、博士生Arash Mirjalili說。“我們相信這項工作具有環境和經濟優勢,我們的方法可以為未來的研究和發展帶來機會。”
雖然超級電容器的充電速度比鋰電池快,但它們儲存的能量卻沒有鋰電池多。因此,雖然它們可以讓電動汽車在幾分鐘內而不是幾個小時內就能充電,或者手機或筆記本電腦也能做到這一點,但今天廣泛使用的儲能架構仍將有一席之地。但該團隊認為,這裡使用的方法也可以被改造成改善這些鋰電池的性能。
“PET塑料廢棄物的升級循環用於儲能應用可以被認為是利用可持續廢物資源綠色製造電極材料的聖杯,”Cengiz Ozkan說。“這種新型電極在製造超級電容器中的示範作用,未來將在新一代鋰離子電池中得到應用,敬請期待。”
該研究成果發表在《Energy Storage》雜誌上。