Шай биомассасын микротолқынды көміртектендіру және физикалық активация әдісімен химиялық энергия жинақтағыштарға арналған тиімді электродтық материал дайындау
DOI:
https://doi.org/10.18321/cpc23(2)185-192Кілт сөздер:
биомасса, жапырақты шай, микротолқынды көміртектендіру, физикалық белсендіру, электрод, суперконденсаторАңдатпа
Бұл жұмыс шай жапырағының қалдықтарынан алынған көміртекті материалды энергияны жинақтау жүйелерінде қолдануға және зерттеуге арналған. Синтез әдісі ретінде CO2 атмосферасындағы физикалық активациямен қатар жүретін микротолқынды көміртектендіру қолданылды. Реакциялық аймақта жылудың біркелкі таралуын қамтамасыз ету үшін қыздыру тиімділігін арттыру мақсатында кремний карбиді пайдаланылды. Алынған белсендірілген көміртек кеуекті құрылымымен және жақсы электр өткізгіштігімен сипатталады. Үлгілердің құрылымдық және морфологиялық қасиеттері рентгенфазалық талдау, сканерлеуші электрондық микроскопия және Раман спектроскопиясы әдістерімен зерттелді. Электрохимиялық сипаттамалар циклдік вольтамперометрия, гальваностатикалық заряд-разряд және электрохимиялық импеданстық спектроскопия әдістерімен бағаланды. ФА-30 үлгісі жоғары меншікті сыйымдылықты (152 Ф/г дейін) және ұзақ мерзімді циклдену кезінде жоғары тұрақтылықты көрсетті – 3000 циклден кейін бастапқы сыйымдылығының 75%-дан астамын сақтап қалды. Электрохимиялық импенданс спектроскопия талдауы материалдың кеуекті құрылымында иондардың жақсы өткізгіштігін және электрохимиялық процестердің жылдам өтуін көрсететін шамамен 1 Ом төмен тізбекті кедергі мен заряд тасымалдау кедергісінің өте аз екенін көрсетті. Алынған нәтижелер жасалған материалдың суперконденсаторлар электродтарында қолдану үшін перспективалы екенін дәлелдейді.
Әдебиеттер тізімі
(1) J. Castro-Gutiérrez, A. Celzard, V. Fierro, Energy storage in supercapacitors: focus on tannin-derived carbon electrodes, Front. Mater. 7 (2020) 217. Crossref
(2) P. Chaluvachar, Y.N. Sudhakar, G.T. Mahesha, V.G. Nair, N. Desai, D.K. Pai, Emerging role of graphitic carbon nitride in advanced supercapacitors: a comprehensive review, J. Energy Chem. (2024) 532. Crossref
(3) S. Bhoyate, C.K. Ranaweera, C. Zhang, T. Morey, M. Hyatt, P.K. Kahol, M. Ghimire, S.R. Mishra, R.K. Gupta, Eco-friendly and high performance supercapacitors for elevated temperature applications using recycled tea leaves, Glob. Chall. 1 (2017) 1700063. Crossref
(4) R. Beissenov, A. Duisenbek, Y. Beisenova, K. Askaruly, M. Yeleuov, A. Abdisattar, Activated biomass-derived 3-dimensional porous graphene-like carbon for high-performance energy storage electrode materials, Diam. Relat. Mater. 149 (2024) 111588. Crossref
(5) B. Debnath, D. Haldar, M.K. Purkait, Potential and sustainable utilization of tea waste: A review on present status and future trends, J. Environ. Chem. Eng. 9 (2021) 106179. Crossref
(6) W. Ao, J. Fu, X. Mao, N. Wahab, C. Ran, Q. Kang, Y. Liu, Z. Jiang, J. Dai, X. Bi, Characterization and analysis of activated carbons prepared from furfural residues by microwave-assisted pyrolysis and activation, Fuel Process. Technol. 213 (2021) 106640. Crossref
(7) K.Y. Foo, B.H. Hameed, Preparation of activated carbon by microwave heating of langsat (Lansium domesticum) empty fruit bunch waste, Bioresour. Technol. 116 (2012) 522–525. Crossref
(8) A. Ahmad, M.A. Gondal, M. Hassan, R. Iqbal, S. Ullah, A.S. Alzahrani, W.A. Memon, F. Mabood, S. Melhi, Preparation and Characterization of Physically Activated Carbon and Its Energetic Application for All-Solid-State Supercapacitors: A Case Study, ACS Omega 8 (2023) 21653–21663. Crossref
(9) G. Greco, R.L.S. Canevesi, C. Di Stasi, A. Celzard, V. Fierro, J.J. Manyà, Biomass-derived carbons physically activated in one or two steps for CH₄/CO₂ separation, Renew. Energy 191 (2022) 122–133. Crossref
(10) A. Duisenbek, Y. Beisenova, R. Beissenov, K. Askaruly, M. Yeleuov, A. Abdisattar, Onion husk-derived high surface area graphene-like carbon for supercapacitor electrode material application, Heliyon 10 (2024). Crossref
(11) M. Yeleuov, C. Daulbayev, A. Taurbekov, A. Abdisattar, R. Ebrahim, S. Kumekov, N. Prikhodko, B. Lesbayev, K. Batyrzhan, Synthesis of graphene-like porous carbon from biomass for electrochemical energy storage applications, Diam. Relat. Mater. 119 (2021) 108560. Crossref
(12) N. Ahmad, A. Rinaldi, M. Sidoli, G. Magnani, V. Vezzoni, S. Scaravonati, L. Pasetti, L. Fornasini, H. Gupta, M. Tamagnone, F. Ridi, C. Milanese, M. Riccò, D. Pontiroli, Pre-treated biomass waste melon peels for high energy density semi solid-state supercapacitors, J. Power Sources 624 (2024) 235511. Crossref
(13) T.M. Bandara, A.M. Alahakoon, B.-E. Mellander, I. Albinsson, Activated carbon synthesized from Jack wood biochar for high performing biomass derived composite double layer supercapacitors, Carbon Trends 15 (2024) 100359. Crossref
(14) J. Hou, K. Jiang, R. Wei, M. Tahir, X. Wu, M. Shen, X. Wang, C. Cao, Popcorn-Derived Porous Carbon Flakes with an Ultrahigh Specific Surface Area for Superior Performance Supercapacitors, ACS Appl. Mater. Interfaces 9 (2017) 30626–30634. Crossref
Жүктеулер
Жарияланды
Журналдың саны
Бөлім
Дәйексөзді қалай келтіруге болады
