【摘 要】
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化石燃料的使用引起了越来越多的环境问题,像空气污染、酸雨、温室效应等。现在,许多国家都在研究清洁、经济、可持续的能源,所以在储能和转换方面具有优势的超级电容器引起人们广泛关注。电极材料是影响超级电容器性能的关键部分,因此电极材料的选取和制备决定着超级电容器的性能。生物质炭电极材料具有较大的比表面积,丰富的孔结构,良好的循环性能。因此,本论文利用木棉果皮和木棉花为原料分别制备木棉果皮及生物质炭,以期
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化石燃料的使用引起了越来越多的环境问题,像空气污染、酸雨、温室效应等。现在,许多国家都在研究清洁、经济、可持续的能源,所以在储能和转换方面具有优势的超级电容器引起人们广泛关注。电极材料是影响超级电容器性能的关键部分,因此电极材料的选取和制备决定着超级电容器的性能。生物质炭电极材料具有较大的比表面积,丰富的孔结构,良好的循环性能。因此,本论文利用木棉果皮和木棉花为原料分别制备木棉果皮及生物质炭,以期获得高性能的超级电容器电极材料。木棉果皮基生物质多孔炭经过预碳化-活化后所得生物质炭呈现片状,片层内部有蜂窝状的孔结构,而且孔的内部之间相互连通,有利于电解液在其内部流动。木棉花经过预炭化-活化后所得生物质炭呈现粗块状和管状多孔结构,其微孔结构发达,有利于电解液的存储。工作如下:（1）以木棉果皮粉末为原料,分别通过直接热解法和预炭化-活化法制备了木棉果皮生物质炭,并分别作为超级电容器电极材料。700 oC时直接热解制备的木棉果皮基生物质炭(CK700)具有大量的微孔和介孔结构,其比表面可达855.3m2/g,孔容为0.517 m3/g;在6 M的KOH电解液中进行电化学测试,CK700比电容为231.7 F/g,经5000圈循环稳定性测试后,其比电容保留率为96.7%。以碱/炭比为4:1,在700 oC进行预炭化-活化制备的生物质炭（ACK-4）,比表面最可达1257.6 m2;其在6 M的KOH电解液中的比电容可以达到333.9 F/g,经5000圈循环稳定性测试其比电容保留率为96.8%。将ACK-4制备成两电极超级电容器,在187.3 W/kg功率密度下,能量密度为12.36 Wh/kg。（2）以木棉花为原料,通过直接热解法和预炭化-活化法制备了生物质炭,并,分别用作超级电容器电极材料。在700 oC温度下直接热解制备的木棉花基生物质多孔炭(CF600)的比表面积可达968.3 m2/g,孔容为0.414 m3/g;对其进行电化学测试,在6 M的KOH溶液中其比电容为255.1 F/g,经5000圈循环稳定性测试后其比电容保留率为90.9%。在碱/炭比为4.5:1,活化温度为700 oC时,预炭化-活化法制备的活化生物质炭（ACF-4.5）,其比表面积可高达1904.1 m2/g,孔容为1.019 m3/g孔径分布在1-4 nm;ACF-4.5在6 M的KOH溶液中比电容可以达到286.8 F/g,经5000圈循环稳定性测试后其比电容保留率为97.4%。组装成两电极,在17.5 W/kg功率密度下,能量密度为4.86 Wh/kg。
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