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用落叶来造超级充电池

2020-06-19

科学之谜 2020年4期
关键词:泡桐树氢氧化钾泡桐

在我国北方地区,很多道路两旁都种着高大的泡桐树。一到秋天,路边积满了泡桐的落叶。每到秋天,人们就要焚烧落叶,仅在北京,每年就有大约200万吨落叶被焚烧,由此加重了秋冬两季肆虐我国北方的雾霾。

山东齐鲁理工大学研究人员找到一种办法,可以将泡桐树叶变成超级电容器,既避免了污染空气,又能像电池一样储存能量。

传统的电池虽然可储存大量的电能,但充电速度很慢;电容器呢,虽然充电速度快,但储存的能量十分有限。超级电容器集两者的优点于一身:它能存储大量的能量,同时仍能够快速充电。组成它的材料中,有一部分是有机的——由多孔碳制成。现在,多孔碳直接可用泡桐的落叶来制造。

为了把叶子变成多孔碳,研究人员先要对其进行清洁和干燥,然后将它们研磨成细粉,在220℃的高压水中持续加热12小时,最后滤去杂质,留下棕色粉末状的碳微球。

接下去,将碳微球加入到氢氧化钾溶液中,并在2小时内缓慢地加热至800℃。高温的氢氧化钾溶液具有很强的腐蚀性,让氢氧化钾腐蚀微球表面,最后就得到黑色、表面多孔的碳微球。微球表面的凹坑加大了它的表面积,从而提高了材料储存电荷的能力。

把生物质转化成电容器不是一项新发明,之前已有人用椰壳、香蕉纤维或稻殼制造电容器,但用落叶做材料却是首次。在测试中,研究人员发现,用泡桐树叶制成的超级电容器,其性能优于用其他材料制成的同类产品。

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