久久精品免费观看_欧美日韩精品电影_91看片一区_日日夜夜天天综合

據悉，目前，美國能源部( DOE )橡樹嶺國家實驗室的一個研究小組發現了一種利用生物精煉過程中產生的不純廢糖制造功能材料的方法。

該團隊利用水熱碳化這種在高溫高壓條件下將生物質轉化為碳的合成技術，將廢糖轉化為球形碳材料。這些碳球可以用來形成改進的超級電容器，超級電容器是一種能量存儲設備，可以實現對智能手機、混合動力汽車和安全警報系統等的技術供電。該項研究結果發表在自然研究雜志《科學報告》上。

ORNL材料科學和技術部門的高級研究員Amit Naskar表示:“我們找到了一種從植物和其他有機物中提取糖并利用它來制造不同結構的方法。了解這些結構形成背后的物理原理有助于我們改善能量儲存的組成部分。”

通過改進合成過程，研究人員創造了兩種新的碳球。在壓力下將糖和水混合會產生固體球，而用乳液物質(一種使用化學物質將油和水混合的液體)代替水通常會產生空心球。

在Bredesen跨學科研究和研究生教育中心（該研究中心是ORNL和田納西大學諾克斯維爾分校的合資企業。）工作的博士候選人Hoi Chun Ho稱：“只要用水代替這種液體，我們就可以控制碳的形狀，從而可能對超級電容器的性能產生巨大影響。”研究小組還發現，改變合成的持續時間會直接影響球體的大小和形狀。

為了進一步探索實心碳結構和空心碳結構之間的差異，研究小組在位于ORNL的美國能源部科學用戶設施辦公室Oak Ridge leading Computing Facility ( OLCF )的Cray XK7 Titan超級計算機上運行了合成模擬。他們還在納米材料科學中心( CNMS )使用透射電子顯微鏡( TEM )和小角度X射線散射( SAXS )工具來表征碳樣品的性能和結構，該中心是美國能源部科學用戶機構的另一個辦公室。

“我們想確定什么樣的表面積對能量儲存應用有利，我們了解到空心球更適合，”美國國家科學和工程研究院和計算機科學與工程部門的ORNL研究員MonojoyGoswami說，“沒有這些模擬和資源，我們就無法達成這一基本理解。”

利用這些數據，研究小組測試了一個超級電容器，該超級電容器帶有由空心碳球制成的電極，在5000次充電循環后，該電極保留了大約90 %的電容——儲存電荷的能力。雖然超級電容器不能像電池一樣儲存那么多能量，但是它們比電池有很多優點，比如充電速度更快，壽命更長。而且將一些技術既包含提供日常能量的電池，也包含在峰值功率需求期間提供額外支持的超級電容器。

“電池一般只能支持智能手機和其他電子設備的使用，但是超級電容器對于許多大功率應用來說非常有用，”Ho說，“例如，如果一輛車開著許多乘客登上陡峭的山坡，額外的壓力可能會導致超級電容器啟動。”

從廢糖到空心碳球再到超級電容器的路徑展示了生物精煉廠以前未開發副產品的新潛力。研究人員正在計劃尋找和測試從廢糖中提取的碳材料的其他應用，例如用碳纖維增強聚合物復合材料。

Ho說：“除了改進超級電容器之外，碳還由許多其他有用的目的，要全面了解碳材料的結構演變，還有更多的工作要做。”

利用廢物流也有助于科學家在更大范圍內追求各種形式的可持續能源。根據ORNL團隊的說法，生物煉制可以產生可再生能源和化學物質的有益組合，但是還沒有盈利到足以與傳統能源競爭的程度。然而，研究人員預計，從廢物中開發的有用材料不僅有助于提高效率和降低成本，而且還能使這些設施的產出成為石油和其他化石燃料的可行替代品。

Goswami滿懷信心的表示：“我們的目標是將廢棄能源用于綠色應用，這項事業對環境、生物煉制工業和商業都有好處。”