在电极使用浪费咖啡渣

最近的一篇论文发表在杂志上全球挑战回顾了利用咖啡渣废物(wcg)作为高性能电极制备的电极材料。欧洲杯足球竞彩

研究:废品再利用咖啡渣作为电极材料:最新进展和未来的机会欧洲杯足球竞彩。图片来源:RasaBasa / Shuttertsock.com

背景

不同垃圾的回收再利用和生物质增值功能材料正日益获得重视可持续的解决方案,促进循环经济发展。欧洲杯足球竞彩wcg的咖啡产业产生超过八百万吨每年。wcg含有多酚、单宁和咖啡因,可以影响环境没有适当的处理。

wcg的大分子木质纤维素和纤维素可作为廉价的碳前体。使用wcg合成了碳基材料,包括粒子石墨烯,欧洲杯足球竞彩石墨烯纸纤维、碳纳米管、碳nanosheets,介孔碳,活性炭。

使用低成本的增值WCG-derived碳电极合成了化学稳定性高、极化和导电性。这些电极用于电化学传感器、电池和超级电容器/电容器。在这项研究中,作者回顾了最近的进步电极使用WCG-derived碳合成。

wcg的炭化和活化

wcg必须碳化和活化,使导电率和改善产生的电容,分别使用他们之前制造高性能的电极。

热解碳化

在这种方法中,wcg 500之间是正交的^oC和1000^oC在管式炉合成电极材料的超级电容器/电容器和电池。通常,wcg转化成活性炭在257 - 470°C的分解温度。随后,高度石墨化和更大的导电性WCG-derived中观察到碳当温度高于500^oC。

图表显示的年度消费咖啡在全球数百万吨。图片来源:Pagett, M et al .,全球性挑战

热解后,使用不同的方法合成样品被激活,包括化学激活使用不同类型的试剂和物理活化利用二氧化碳和蒸汽,增加积极的表面积和孔隙度的样品。这些属性通常探讨WCG-derived碳电极电化学应用的合成。充电/放电能力和电极的比电容增加相应增加的表面积和孔隙度。

微波干馏

2015年,一本小说碳化方法基于微波等离子体辐照(MPI)已经开发成一个合适的替代传统热解碳化。在这种碳化法,使用MPI从wcg产生不同的碳质材料。欧洲杯足球竞彩例如,各种类型的长长的卷发不同大小的石墨烯薄膜至于纤维来源于WCG使用MPI。

WCG-derived的石墨烯薄膜至于纤维表现出良好的电容行为由于独特的石墨烯薄膜至于纤维形态和更大的比表面积,这表明使用的可行性WCG-derived石墨烯薄膜至于纤维能源存储和电化学转换的应用程序。

最近的应用WCG-derived碳电极材料欧洲杯足球竞彩

wcg于2008年首次成功地重用作为电极材料在合成纳米多孔碳电极使用正交咖啡豆与氯化锌活化在超级电容器作为一种低成本的替代应用程序。

同样,一个不对称的能量存储设备(AESD)组合使用WCG-derived碳钠离子的阴极surface-driven存储。以氧化锌为核心的核/壳微球和WCG-derived碳壳是捏造一个廉价的直接甲醇燃料电池的电极材料。

WCG-derived碳作为钒氧化还原流体电池的电极材料(VRFBs)展示了一个更高的电压和能源效率比典型的双相石墨在静态单元测试。此外,WCG-derived碳是有效地使用钠电池的阳极材料。

成功地制作了一种层级结构微孔活性炭使用wcg合成硒(Se)高性能锂(李)硒电池的阴极。最近,WCG-derived生物炭是利用导电的有成本效益的替代硫(S)主机在李高容量电池。

浪费咖啡生物炭作为低成本的碳前体热解后700年^oC制造湿度传感器。传感器使用丝网印刷电极合成方法。制作的电极显示阻抗响应20 - 100%相对湿度的响应和恢复时间短不到两分钟。

碳糊获得wcg被用来合成传感器电极确定水溶液中重金属浓度的解决方案。传感器电极含有50% WCG显示最好的结果在微分脉冲阳极溶出伏安法测定镉和铅离子在89×10⁻⁶_米和90年_米分别检测极限,表明在电化学传感器的应用程序使用wcg的潜力。

2021年,碳化wcg嵌入到硅橡胶弹性体作为shape-adaptive首次和轻量级电容器制造一部小说,环保,不含金属的摩擦电王中林教授(邓)设备。装配式可穿戴腾设备有效地收获从人类的动作和周围的能量存储这发电WCG-derived电容器为便携式电子设备提供能量。

此外,自供电的腾也显示意义上人类生理信号的能力,模仿手势,并监控运动。因此,该设备可用于开发节能人工传感器、智能触觉智能自动售货和表皮控制器杯垫,和可穿戴电子产品的人机接口和人形机器人。

结论和未来的前景

回收wcg其他增值功能材料是至关重要的减少废物产生的饮料行业,促进食物循环经济。欧洲杯足球竞彩最近的研究证明了使用WCG-derived电极在不同的电化学应用的可行性。wcg作为电极材料的使用也会导致更大的可持续性,因为它是一种可再生的碳源。

然而,还需要更多的研究来评估不同激活剂的浸渗率的影响的电化学性能和表面积WCG-derived电极,孔隙大小分布直接受受胎率的影响。

另外,亲水和疏水基团的作用,孔隙结构,比表面积提高WCG-derived碳电极的电化学性能必须彻底研究。

在未来,小说碳化方法,比如光子惰性气氛下退火和等离子喷气式飞机碳化,可以使用和优化制造WCG-derived电极材料。欧洲杯足球竞彩

此外,高容量的印刷技术,如微流体,分子印迹,和纳米加工技术,可用于实现大规模生产的廉价使用wcg可废除的电化学传感器。

参考

Pagett, M。沙利文,G。张,W。等。废品再利用咖啡渣作为电极材料:最新进展和未来的机会。欧洲杯足球竞彩全球挑战2022年。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/gch2.202200093

免责声明:这里的观点是作者表达他们的私人能力,不一定代表AZoM.com T /有限的观点AZoNetwork这个网站的所有者和经营者。这个声明的一部分条款和条件本网站的使用。