Древесина может стать источником компонентов суперконденсаторов

Кажется, совсем скоро деревья начнут играть основополагающую роль в создании высокотехнологичных устройств для хранения энергии.

Химики из университета штата Орегон установили, что целлюлоза — наиболее распространенный органический полимер на планете и ключевой компонент деревьев — при нагревании в печи в присутствии аммиака превращается в стандартные блоки суперконденсаторов.

Суперконденсаторы — экстраординарные энергетические устройства высокой мощности с широким диапазоном промышленных применений, от электроники до автомобилей и авиации. Широко распространенное их использование сдерживается, прежде всего, высокой стоимостью и сложностью производства высококачественных углеродных электродов.

Новый подход, открытый орегонскими учеными, способен производить легированные азотом нанопористые углеродные мембраны — электроды суперконденсатора — по низкой стоимости, быстро и экологически приемлемым путем. Единственный побочный продукт процесса — метан, который может использоваться в качестве топлива или в других целях.

«Простота, скорость и потенциал процесса действительно велика», сказал доцент Ци Лей Чжи. „Мы впервые доказали, что целлюлоза вступает в реакцию с аммиаком и производит легированные азотом углеродные нанопористые мембраны. Удивительно, почему реакцию не открыли раньше. Она не только обладает промышленным потенциалом, но и открывает целую научную область, исследующую восстановление газовых агентов для активации углерода“.

Теперь относительно дешевую древесину ученые намерены превращать в ценный продукт с помощью высоких технологий.

Результаты исследования опубликованы в издании Nano Letters.

Углеродные мембраны в наномасштабе являются чрезвычайно тонкими: мембрана площадью 2000 м² будет весить всего около 1 грамма. Отчасти поэтому они столь полезны для суперконденсаторов. Кроме того, их изготовление происходит в ходе одноступенчатой реакции, что достаточно быстро и недорого.

Помимо суперконденсаторов нанопористые углеродные мембраны можно использовать в поглощении газовых загрязнителей, в экологических фильтрах, обработке воды и др.