現代能源存儲系統是氣候友好型未來的重要組成部分。“現代”不僅意味著它們的性能滿足高科技社會的要求,而且還意味著它們能夠可持續地生產和回收。在尋找新資源的過程中,科學家有時會偶然發現令人驚訝的原材料,例如啤酒廠的廢料。 耶拿大學(Friedrich Schiller University Jena)的化學家與西班牙同事一起,測試了用啤酒釀造者的廢谷物作為生物源,以生產電化學儲能系統的材料。他們獲得了可用于電池電極的碳,以及可用于超級電容器電極材料的活性炭。在他們的實驗中,化學家們使用了耶拿一家名為“Papiermühle”的酒店、餐廳和啤酒廠的廢物。 研究人員開發了一種生產適合儲能應用的碳質材料的方法。在活性炭的情況下,他們最大限度地擴大了材料的表面積,優化了材料的孔徑。當用作超級電容器的電極時,這些碳保證了非常高的電容,并使生產具有高能量密度的設備成為可能。 布魯爾的廢谷物隨處可見 但為什么這個團隊選擇了啤酒廠的廢棄物呢?耶拿大學的安德烈亞·巴爾杜奇教授解釋說:“多年來,我們一直在研究不同生物原料的適用性,以實現我們用于制造儲能設備的含碳材料。” “啤酒廠的廢料符合這方面的重要標準:原則上它的化學成分非常適合我們的目標應用。”此外,釀造啤酒的廢谷物有大量供應源——例如,在歐盟,2019年生產了約68億噸,僅德國就生產了15億噸。啤酒廠也分布在全國各地,這使得這些廢物很容易得到,不需要長途跋涉去獲取原材料。” 耶拿的研究人員從當地一家啤酒廠獲得了釀酒商用于實驗的廢谷物。 巴爾杜奇說,盡管啤酒廠的廢物很多,但迄今為止科學界對它們關注甚少。例如,用于超級電容器的活性炭目前主要是從椰子殼中獲得的。盡管還需要更多的研究,但這種情況在未來可能會改變。 他補充說:“如果某些因素可以進一步優化,例如成本或原材料的化學成分,這種類型的廢物可能是生產超級電容器材料的有趣選擇。我們將在進一步的項目中開展工作,以更好地了解使用這種豐富材料的優勢和局限性,這樣它就可能被更廣泛地用于可持續儲能設備的生產。” |