【核心提示】
爆米花除了吃还能干吗?近日,在扬州大学的环境工程实验室中,扬州大学教授侯建华博士团队利用爆米花制成“超级电池”,3分钟内能充满电,有望克服电动车辆行驶里程短、充电时间长的发展瓶颈。而这项发明灵感来源于他女儿吃爆米花时的提问。
爆米花为何如此香脆?
女儿提问给了他研究灵感
随着可再生清洁能源的发展,与之匹配的能源存储器件研究也越来越受到关注。侯建华介绍,超级电容器作为一种新型储能设备,因其超高的功率密度、稳定性和长循环寿命等优势,已逐渐走进人们的生活。“碳材料因其较低的成本和理想的电化学性能,成为超级电容器电极材料的首选。传统碳材料如石墨、活性炭等容量有限,很大程度上限制了电化学储能器件在实际生活中的应用,也阻碍了超级电容器作为主要动力能源的进程。因此,对碳材料的微观结构和化学组分进行调控,以提高碳材料的电化学性能是十分必要的。”
侯建华介绍,目前已有的调控方法,如硬模板法、物理活化法等,大多只能单一调控多孔碳的某个特征,且操作通常较为复杂、成本较高。致力于开发一种简单、绿色、可规模化的方法,对多孔碳的结构进行精确设计,以获得高能量密度和功率密度的超级电容器,成为侯教授的钻研方向。
“为什么爆米花会如此的香脆?”一次女儿吃爆米花时的提问,给了侯建华灵感。他联想从玉米到爆米花微观结构发生的变化。“爆米花具有多孔特质,能不能把爆米花作为超级电容器的材料,来储存能源呢? ”
而现在这个来自女儿的灵感成为了现实。侯建华博士及其团队制备出爆米花基碳片,具有“超高”比表面积的蜂窝状结构,获得在生物质碳材料中具有最高能量密度的超级电容器器件。
爆米花有多大能量?
电动车辆3分钟内能充满电
爆米花如何储存能量?侯建华介绍,将玉米用微波辐射8分钟转化为蓬松的爆米花,爆米花的体积比玉米颗粒扩大20多倍,这一爆炸过程形成了蜂窝状结构,进一步活化便能获得衍生多孔碳纳米片(爆米花经微波辐射,再活化之后形成的一种多孔材料)。
“爆米花蜂窝状结构拥有超高比表面积和完美的孔径,一小块材料便能将大量电量存储到其蓬松多孔的内部,极大地提高超级电池的存储能力。”侯建华表示。
据了解,爆米花基电池的能量密度是已报道的生物质衍生碳材料中最高值。实验结果显示,利用爆米花制成的超级电池3分钟内能充满电,经一万次充放电后容量仍然大于95%,极有望克服电动车辆行驶里程短、充电时间长的发展瓶颈,满足电动车辆主要动力能源的迫切需求。
哪些材料能做超级电池?
灯笼油条豆腐等材料都可以
除了爆米花,侯建华还通过其他的“绿色材料”来进行超级电容器的制作,如灯笼、豆腐、秸秆、油条等。
“这些材料和爆米花都有着相同的原理,比如灯笼,不打开的时候很小,打开之后就蓬松起来了,一个个小孔的空间就可以存放电量,这是一个非常具有中国元素的科技。”
“最好的科技应该来源于生活,中国几千年的传统文化符号里有那么多值得我们借鉴的地方,我就想从中国传统文化入手,将我们的科技推向世界。”侯建华说。
目前这一重要研究成果发表在有关学术期刊上,并受到美国化学会的关注。该研究工作还得到国家自然科学青年基金、省自然科学青年基金、大学生科技创新基金等项目的支持。
信息整理:扬州拓普电气科技有限公司  信息来源:www.yztpdq.com


 

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