Los bordes de las carreteras del norte de China están salpicados de árboles fénix de hoja caduca, produciendo una abundancia de hojas caídas en otoño. Estas hojas generalmente se queman en la estación más fría, agravando el problema de contaminación del aire del país. Investigadores en Shandong, Porcelana, Recientemente descubrió un nuevo método para convertir esta materia de desecho orgánico en un material de carbono poroso que se puede utilizar para producir productos electrónicos de alta tecnología. El avance se informa en el Revista de energías renovables y sostenibles , por AIP Publishing.

Los investigadores utilizaron varios pasos, pero simple, proceso para convertir las hojas de los árboles en una forma que pueda incorporarse a los electrodos como materiales activos. Las hojas secas se molieron primero en polvo, luego se calienta a 220 grados Celsius durante 12 horas. Esto produjo un polvo compuesto de diminutas microesferas de carbono. Estas microesferas se trataron luego con una solución de hidróxido de potasio y se calentaron aumentando la temperatura en una serie de saltos de 450 a 800 C.

El tratamiento químico corroe la superficie de las microesferas de carbono, haciéndolos extremadamente porosos. El producto final, un polvo de carbón negro, tiene una superficie muy alta debido a la presencia de muchos poros diminutos que se han grabado químicamente en la superficie de las microesferas. La elevada superficie confiere al producto final sus extraordinarias propiedades eléctricas.

Los investigadores realizaron una serie de pruebas electroquímicas estándar en las microesferas porosas para cuantificar su potencial de uso en dispositivos electrónicos. Las curvas de corriente-voltaje de estos materiales indican que la sustancia podría ser un excelente condensador. Pruebas posteriores muestran que los materiales son, De hecho, supercondensadores, con capacitancias específicas de 367 Faradios / gramo, que son más de tres veces más altos que los valores observados en algunos supercondensadores de grafeno.

Un condensador es un componente eléctrico ampliamente utilizado que almacena energía manteniendo una carga en dos conductores, separados entre sí por un aislante. Los supercondensadores pueden almacenar típicamente de 10 a 100 veces más energía que un condensador ordinario, y puede aceptar y entregar cargas mucho más rápido que una batería recargable típica. Por estas razones, Los materiales supercapacitivos son muy prometedores para una amplia variedad de necesidades de almacenamiento de energía. particularmente en tecnología informática y vehículos híbridos o eléctricos.

La investigación, dirigido por Hongfang Ma de la Universidad de Tecnología de Qilu, se ha centrado mucho en buscar formas de convertir la biomasa residual en materiales de carbono porosos que se puedan utilizar en la tecnología de almacenamiento de energía. Además de las hojas de los árboles, el equipo y otros han convertido con éxito los desechos de papa, paja de maiz, madera de pino, paja de arroz y otros desechos agrícolas en materiales de electrodos de carbono. La profesora Ma y sus colegas esperan mejorar aún más las propiedades electroquímicas de los materiales de carbono porosos optimizando el proceso de preparación y permitiendo el dopaje o la modificación de las materias primas.

Las propiedades supercapacitivas de las microesferas de carbono porosas fabricadas a partir de las hojas del árbol de fénix son más altas que las reportadas para los polvos de carbono derivados de otros materiales de desechos biológicos. La estructura porosa de escala fina parece ser la clave de esta propiedad, ya que facilita el contacto entre los iones de electrolito y la superficie de las esferas de carbono, además de mejorar la transferencia y difusión de iones en la superficie del carbono. Los investigadores esperan mejorar aún más estas propiedades electroquímicas optimizando su proceso y permitiendo el dopaje o la modificación de las materias primas.