剑桥大学开发出可充电电池的超级电容器

　　图片来源：GabriellaBocchetti
　　超级电容器装置类似于可充电电池，大约四分之一的大小，部分由椰子壳和海水等可持续材料制成。该超级电容器由剑桥大学的研究人员设计，可以帮助以更低的成本为碳捕获和储存技术提供动力。
　　研究人员开发了一种低成本设备，可以在充电时选择性地捕获二氧化碳气体。然后，当它排放时，CO2可以以受控的方式释放并收集以重复使用或负责任地处置。
　　超级电容器装置类似于可充电电池，大约四分之一的大小，部分由椰子壳和海水等可持续材料制成。
　　我们发现，通过缓慢地在板之间交替电流，我们可以捕获比以前两倍的二氧化碳量。
　　超级电容器由剑桥大学的科学家设计，可以帮助以更便宜的成本为碳捕获和储存技术提供动力。每年约有350亿吨二氧化碳被释放到大气中，迫切需要解决方案来消除这些排放并解决气候危机。目前最先进的碳捕集技术非常昂贵，需要大量的能源。
　　超级电容器由两个正负电荷电极组成。在特雷弗宾福德（TrevorBinford）在剑桥大学完成硕士学位时领导的工作中，该团队尝试从负电压交替到正电压，以延长先前实验的充电时间。这提高了超级电容器捕获碳的能力。
　　图片来源：GabriellaBocchetti
　　超级电容器类似于可充电电池，但主要区别在于两个设备如何存储电荷。电池使用化学反应来储存和释放电荷，而超级电容器不依赖于化学反应。相反，它依赖于电极之间电子的运动，因此降解需要更长的时间，并且具有更长的使用寿命。
　　我们发现，通过缓慢交替板之间的电流，我们可以捕获比以前两倍的二氧化碳量，剑桥大学优素福哈米德化学系的AlexanderForse博士说，他领导了这项研究。
　　我们的超级电容器的充放电过程可能比现在工业中使用的胺加热过程消耗更少的能量，Forse说。我们的下一个问题将涉及研究CO2捕获的确切机制并对其进行改进。那么这将是一个扩大规模的问题。
　　研究结果于2022年5月19日发表在《纳米尺度》杂志上。
　　超级电容器类似于可充电电池，但主要区别在于两个设备如何存储电荷。电池使用化学反应来储存和释放电荷，而超级电容器不依赖于化学反应。相反，它依赖于电极之间电子的运动，因此降解需要更长的时间，并且具有更长的使用寿命。
　　图片来源：GabriellaBocchetti
　　研究人员开发了一种低成本设备，可以在充电时选择性地捕获二氧化碳气体。然后，当它排放时，CO2可以以受控的方式释放并收集以重复使用或负责任地处置。
　　权衡是超级电容器不能像电池那样存储那么多的电荷，但对于像碳捕获这样的东西，我们会优先考虑耐用性，合着者GraceMapstone说。最好的部分是用于制造超级电容器的材料既便宜又丰富。电极由碳制成，碳来自废弃的椰子壳。
　　我们希望使用惰性材料，不会损害环境，并且我们需要减少处理频率。例如，CO2溶解成水基电解质，基本上是海水。
　　然而，这种超级电容器不会自发吸收CO2：它必须充电才能吸收CO2。当电极带电时，负极板吸入CO2气体，同时忽略其他排放物，如氧气，氮气和水，这些排放物对气候变化没有贡献。使用这种方法，超级电容器既可以捕获碳又可以储存能量。
　　合著者IsraelTemprano博士通过开发该设备的气体分析技术为该项目做出了贡献。该技术使用压力传感器来响应电化学装置中气体吸附的变化。Temprano的贡献结果有助于缩小当CO2被吸收和释放时超级电容器内部的精确机制。在超级电容器扩大规模之前，了解这些机制，可能的损耗和退化途径都是必不可少的。
　　这个研究领域是非常新的，所以超级电容器内部工作的精确机制仍然未知，Temprano说。
　　参考：通过调整充电方案提高超级电容摆动吸附CO2捕获的能力，作者：TrevorBBinford，GraceMapstone，IsraelTemprano和AlexanderC。Forse，2022年5月19日，Nanoscale。
　　DOI：10。1039D2NR00748G
　　该研究由Forse博士的未来领导者奖学金资助，Forse博士是一项英国研究与创新计划，旨在开发下一波世界级的研究和创新。