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編者按：相較于傳統(tǒng)電池超級電容器有著保質(zhì)期長、使用壽命長的特點，這些特點是因為其有大量不同尺寸的孔洞表面的活性炭充當(dāng)電極材料。目前，NUST MISIS的科學(xué)家們研究了利用植物莖中纖維物質(zhì)的可能性，其中在大豬草的莖可找到最佳電極特性材料。但大豬草會抑制其他植物種子的發(fā)育，建立專門播種區(qū)域是不合理的，所以原材料的獲取會比較難。

超級電容器是儲能設(shè)備。它們與傳統(tǒng)電池的區(qū)別在于其高功率，長保質(zhì)期和長使用壽命。這些特性部分是因為其具有大量不同尺寸的孔洞表面的活性炭充當(dāng)電極材料。

來自NUST MISIS的科學(xué)家們已經(jīng)研究了利用植物莖中纖維物質(zhì)的可能性。他們把它們變成了電極 - 能夠儲存能量的元件。實驗證明，這種經(jīng)過處理的材料可以在不影響質(zhì)量的情況下成功替代傳統(tǒng)能源。

這些孔使得電極的面積增加，累積電荷的最大量直接取決于該面積?？茖W(xué)家們目前正在嘗試從各種植物原料中獲取碳材料，特別是來自農(nóng)業(yè)廢棄物 - 來自椰子、杏仁和核桃殼，谷物加工后留下的稻殼等。

研究人員已經(jīng)提出，在大豬草的莖中可以找到最佳的電極特性材料。它們由堅固的皮和柔軟的內(nèi)核組成，類似于海綿，形成多樣化的多孔結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)對于使用碳材料作為超級電容器的電極基礎(chǔ)是有效的。為了將大豬草的莖稈轉(zhuǎn)變成適合用作電極的材料，有必要為它們找到最佳的加工技術(shù)。

將大豬草的干莖切成約一厘米長的條。然后，為了除去莖中含有的各種無機化合物，將它們用鹽酸處理，洗滌并干燥。為了獲得碳材料，在400℃的溫度下用二氧化碳使壓碎的大豬草莖飽和。在下一階段，將所得材料與氫氧化鉀混合并活化，即在氬氣中打開那些孔。

然后在900℃的溫度下加工成主要的碳材料，最終形成具有2-4nm大小的孔的表面。

“超級電容器的主要參數(shù)是容量，這意味著衡量電荷累積的能力，”圣彼得堡國立大學(xué)電化學(xué)系副教授Oleg Levin解釋說。 - 從大豬草莖中獲得的能力與其他材料獲得的水平相同。當(dāng)然，當(dāng)使用石墨烯時，它會更高。但是，使用植物廢料生產(chǎn)活性炭毫無疑問是全球性的。從這個角度來看，科學(xué)家們的工作前途無量，值得關(guān)注。”

然而，該項目的負責(zé)人，NUST MISIS物理化學(xué)系主任米哈伊爾·阿斯塔霍夫教授強調(diào)，使用大豬草莖進行電極生產(chǎn)可能會遇到很大困難。事實上，為了獲得原材料，您將不得不在全國各地旅行，砍伐并將其運到工廠中，因為為這種危險的野生植物建立播種區(qū)域是不合理的。“野生”大豬草的儲備可能會很低。

另一方面，目前，擁有強大繁殖力的大豬草所覆蓋的區(qū)域抑制了落入土壤的其他植物種子的發(fā)育。

原標(biāo)題：超級電容電極的新型材料：危險的野草？