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(jù)悉，目前，美國能源部( DOE )橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)了一種利用生物精煉過程中產(chǎn)生的不純廢糖制造功能材料的方法。

該團(tuán)隊(duì)利用水熱碳化這種在高溫高壓條件下將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為碳的合成技術(shù)，將廢糖轉(zhuǎn)化為球形碳材料。這些碳球可以用來形成改進(jìn)的超級(jí)電容器，超級(jí)電容器是一種能量存儲(chǔ)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能手機(jī)、混合動(dòng)力汽車和安全警報(bào)系統(tǒng)等的技術(shù)供電。該項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在自然研究雜志《科學(xué)報(bào)告》上。

ORNL材料科學(xué)和技術(shù)部門的高級(jí)研究員Amit Naskar表示:“我們找到了一種從植物和其他有機(jī)物中提取糖并利用它來制造不同結(jié)構(gòu)的方法。了解這些結(jié)構(gòu)形成背后的物理原理有助于我們改善能量?jī)?chǔ)存的組成部分。”

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

在Bredesen跨學(xué)科研究和研究生教育中心（該研究中心是ORNL和田納西大學(xué)諾克斯維爾分校的合資企業(yè)。）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(duì)超級(jí)電容器的性能產(chǎn)生巨大影響。”研究小組還發(fā)現(xiàn)，改變合成的持續(xù)時(shí)間會(huì)直接影響球體的大小和形狀。

為了進(jìn)一步探索實(shí)心碳結(jié)構(gòu)和空心碳結(jié)構(gòu)之間的差異，研究小組在位于ORNL的美國能源部科學(xué)用戶設(shè)施辦公室Oak Ridge leading Computing Facility ( OLCF )的Cray XK7 Titan超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行了合成模擬。他們還在納米材料科學(xué)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(jié)構(gòu)，該中心是美國能源部科學(xué)用戶機(jī)構(gòu)的另一個(gè)辦公室。

“我們想確定什么樣的表面積對(duì)能量?jī)?chǔ)存應(yīng)用有利，我們了解到空心球更適合，”美國國家科學(xué)和工程研究院和計(jì)算機(jī)科學(xué)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(dá)成這一基本理解。”

利用這些數(shù)據(jù)，研究小組測(cè)試了一個(gè)超級(jí)電容器，該超級(jí)電容器帶有由空心碳球制成的電極，在5000次充電循環(huán)后，該電極保留了大約90 %的電容——儲(chǔ)存電荷的能力。雖然超級(jí)電容器不能像電池一樣儲(chǔ)存那么多能量，但是它們比電池有很多優(yōu)點(diǎn)，比如充電速度更快，壽命更長(zhǎng)。而且將一些技術(shù)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(jí)電容器。

“電池一般只能支持智能手機(jī)和其他電子設(shè)備的使用，但是超級(jí)電容器對(duì)于許多大功率應(yīng)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(huì)導(dǎo)致超級(jí)電容器啟動(dòng)。”

從廢糖到空心碳球再到超級(jí)電容器的路徑展示了生物精煉廠以前未開發(fā)副產(chǎn)品的新潛力。研究人員正在計(jì)劃尋找和測(cè)試從廢糖中提取的碳材料的其他應(yīng)用，例如用碳纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料。

Ho說：“除了改進(jìn)超級(jí)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(jié)構(gòu)演變，還有更多的工作要做。”

利用廢物流也有助于科學(xué)家在更大范圍內(nèi)追求各種形式的可持續(xù)能源。根據(jù)ORNL團(tuán)隊(duì)的說法，生物煉制可以產(chǎn)生可再生能源和化學(xué)物質(zhì)的有益組合，但是還沒有盈利到足以與傳統(tǒng)能源競(jìng)爭(zhēng)的程度。然而，研究人員預(yù)計(jì)，從廢物中開發(fā)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(shè)施的產(chǎn)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(biāo)是將廢棄能源用于綠色應(yīng)用，這項(xiàng)事業(yè)對(duì)環(huán)境、生物煉制工業(yè)和商業(yè)都有好處。”