实现储能设备的绿色制造工艺是实现可持续发展的一个重要方面。本文,桂林理工大学杨超教授、臧利敏副研究员等在《Advanced Sustainable Systems》期刊发表名为“Natural Peach Gum as Porous Carbon Precursor and Gel Electrolyte for High-Performance Zinc-Ion Hybrid Supercapacitors”的论文,研究选择桃胶(PG)作为一种天然、可再生和丰富的生物质,制备锌离子混合超级电容器(ZHSC)。PG作为碳源,通过同时碳化和活化工艺制备多孔碳材料。
研究了氢氧化钾浓度和碳化温度对制备的碳材料的影响。在最佳条件下制备的多孔碳具有1587 m2 g-1的大比表面积,由该多孔碳和锌箔构建的ZHSC在2 m ZnSO4中0.2 A g-1时表现出338.3 mAh g-1的高比容量。此外,PG用于制备PG/ZnSO4凝胶电解质以组装准固态ZHSC,装置的最大比容量、能量密度和功率密度分别可达169.2 mAh g−1、152.3 Wh kg−1和9000 W kg−1。此外,该装置还表现出良好的循环稳定性,15分钟后容量保持率为90.1% 000次循环。该策略为PG应用于制备高性能的绿色储能器件提供了一种简单有效的方法。
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图1、PGC的制造过程和ZHSC的构造示意图。
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图2、a) PGC0-800的SEM图, b)PGC0.5-800, c) PGC1-800和 d) PGC1.5-800。
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图3、a) XRD 图谱,b) 拉曼光谱,c) N2吸附/解吸等温线,以及 d) PGC 的孔径分布X-T 样本。
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图4、PGCX-800在2m ZnSO4中的双电极系统上测试的电化学性能。
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图5、ZHSC在PG/ZnSO4凝胶电解质中的电化学性能。
综上所述,通过同时进行碳化和KOH活化的方法制备了PG衍生的多孔碳材料。这项工作为在高性能ZHSCs领域有效利用天然生物质(PG)提供了一个绿色和可行的策略。