美國開發(fā)廢輪胎用于制作超級電容器技術(shù)

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    美國每年有3億個(gè)廢棄輪胎，利用美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室和德雷克塞爾大學(xué)開發(fā)的技術(shù)，其中一部分輪胎可用于制作汽車和電網(wǎng)技術(shù)中的超級電容器。

    采用預(yù)處理和工藝的專利技術(shù)，Parans Paranthaman領(lǐng)導(dǎo)的研究小組制備了柔性聚合物碳復(fù)合膜作為超級電容器的電極。這些設(shè)備在汽車、公共汽車和叉車中很有用，都需要高功率和高能量密度的快速充放電周期。這項(xiàng)技術(shù)制備的超級電容器電極在10000次充放電后僅下降2％。

    這項(xiàng)技術(shù)被發(fā)表在Wiley－VCH出版社的《ChemSusChem》期刊中，緊接著之前ORNL發(fā)明的廢輪胎用于電池的方法。同時(shí)，該方法可緩解預(yù)計(jì)2035年每年15億輪胎處理的問題。

    “那些輪胎最終將需要被丟棄，而我們的超級電容器應(yīng)用可消耗這種廢物，”Paranthaman說。“與我們已授權(quán)技術(shù)的兩家公司合作，把廢輪胎轉(zhuǎn)化為碳粉電池，我們估計(jì)每天可消耗50噸。”

    雖然這個(gè)數(shù)量只占每天需要回收8000噸的一小部分，德雷克塞爾大學(xué)的論文合著者Yury Gogotsi指出，其他回收公司也可為這一目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。

    “利用ORNL的技術(shù)，每個(gè)輪胎會獲得約50％的碳回收率，”Gogotsi說。“如果我們能夠回收所有的廢輪胎，這將轉(zhuǎn)化為150萬噸碳，為每年全球石墨產(chǎn)量的一半。”

    為了制備碳復(fù)合薄膜，研究人員在濃硫酸中浸泡屑形狀不規(guī)則的輪胎橡膠，然后他們清洗橡膠并把它們放到充氮?dú)獾墓苁綘t，逐漸把溫度從攝氏400度增加到1100度。

    在幾個(gè)其他步驟之后，包括將材料與氫氧化鉀混合，額外烘干和去離子水清洗，研究人員將獲得的材料與聚苯胺混合，聚苯胺是一種導(dǎo)電聚合物，直到他們獲得成品。

    “我們預(yù)計(jì)，相同的方法可被應(yīng)用到其他偽電容材料，偽電容材料來自于輪胎中低成本活性炭，以達(dá)到更高的電化學(xué)性能和更長的循環(huán)壽命，這些是電化學(xué)活性聚合物應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)，”Gogotsi說。