（文章來源：電氣新科技）

榴蓮，被譽為熱帶“水果之王”，其強烈的氣味令人印象深刻。榴蓮果肉有相當(dāng)高的食用價值，其果皮、果核還有一定的藥用價值。超級電容，通過極化電解質(zhì)來儲能的一種電化學(xué)元件，是介于傳統(tǒng)電容器與電池之間的一種新型、高效的儲能裝置，被廣泛地應(yīng)用于電力交通、分布式能源和備用電源等諸多領(lǐng)域。

榴蓮與超級電容是風(fēng)牛馬不相及的兩事物。近日，澳大利亞悉尼大學(xué)的科學(xué)家卻將這兩者緊密地聯(lián)系在一起，他們成功地實現(xiàn)了一種利用榴蓮和菠蘿蜜的廢料，制成低成本的超級電容器電極方法。經(jīng)實驗證明，榴蓮不可食用的海綿狀核心是制造生物氣凝膠的理想材料。

目前，超級電容器的電極材料主要有碳材料、金屬氧化物及水合物材料、導(dǎo)電聚合物材料。在所有的電化學(xué)超級電容器電極材料中，研究最早和技術(shù)最成熟的是碳材料。碳電極的研究主要集中在制備具有大的比表面積和較小內(nèi)阻的多孔電極材料上，事實上最佳的是使用具有高孔隙率的材料，因為它們有助于使電解質(zhì)通過電極擴散并使表面積最大化。

可用做超級電容器電極的碳材料主要有活性炭、納米碳纖維、玻璃碳、碳氣凝膠、納米碳管、石墨烯等。其中，碳氣凝膠是一種新型輕質(zhì)納米級多孔性非晶炭素材料，其孔隙率高達80%~98%，典型孔隙尺寸<50nm，網(wǎng)絡(luò)膠體顆粒尺寸3~20nm，比表面積高達60~1000m2/g，密度為0.05~0.80g/m3，是一種具有諸多優(yōu)異性能(如導(dǎo)電性、光導(dǎo)性和機械性能等)和廣闊應(yīng)用前景的新型材料。有研究發(fā)現(xiàn)，碳氣凝膠電極在0.5mA充放電時電極的比電容為121F/g，充放電效率為95%，具有性能穩(wěn)定、充放電效率高等優(yōu)良性能。

1931年，塞繆爾基斯勒和查爾斯打賭誰能最好地用氣體代替“果凍”中的所有液體，基于此他們第一次合成了氣凝膠，訣竅是超臨界干燥，保持原始凝膠的結(jié)構(gòu)。曾有研究發(fā)現(xiàn)，基于氣凝膠的電極在最大化電容方面甚至優(yōu)于標(biāo)準碳材料。氣凝膠含有99.8%的空氣，是已知最輕的固體材料。碳基氣凝膠出現(xiàn)于20世紀80年代，由于其重量極輕，具有優(yōu)異的隔熱性能，因此受到美國宇航局等機構(gòu)的青睞。但是，這些先進的材料在價格方面都比較昂貴。

探索是無止盡的，當(dāng)科學(xué)家們使用氣凝膠制作電極時，引發(fā)了他們使用有機廢物（如柚皮、紙漿和西瓜）作為前體材料的嘗試。這些形式的有機廢物可以簡單地冷凍干燥以除去水分，同時依然保留了形成良好氣凝膠的層次結(jié)構(gòu)。

因此，他們精選那些具有非常多孔和具有大表面積的榴蓮和菠蘿果。他們從澳大利亞的樹上摘下菠蘿果，在當(dāng)?shù)厥袌錾腺徺I榴蓮，然后從每一塊水果上取芯樣，用去離子水沖洗掉所有的污垢和碎片。接下來，他們將樣品放入聚四氟乙烯高壓釜中，在180℃下加熱10h，在夜間冷卻，然后對樣品進行漂洗和凍干。為了使凍干的樣品碳化，他們在800℃的爐子里加熱1h，得到了“黑色、多孔、超輕”的氣凝膠。

該研究小組使用這些氣凝膠來制造電極，然后對它們進行測試，以評估它們儲存能量的能力。他們發(fā)現(xiàn)，榴蓮和菠蘿蜜廢料都產(chǎn)生了具有優(yōu)異儲能性能的氣凝膠。榴蓮基氣凝膠的性能略優(yōu)于菠蘿蜜氣凝膠，這是因為榴蓮基碳氣凝膠的孔隙率和表面積比菠蘿蜜基氣凝膠大得多。兩者都提供了與當(dāng)前用于儲能的活性炭超級電容器性能相當(dāng)且更經(jīng)濟的替代品。

他們進一步表示，面對世界上礦物燃料的迅速消耗，必須盡快發(fā)現(xiàn)使用可持續(xù)來源的材料，且利用科學(xué)的生產(chǎn)方法來創(chuàng)建環(huán)境友好的能量儲存方式。這一發(fā)現(xiàn)，證實了來源于自然的純天然超級電容器電極材料性能卓越，且價格便宜，并或可替代傳統(tǒng)電極材料實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，這無疑將持續(xù)引領(lǐng)開發(fā)高效儲能設(shè)備的道路。

（責(zé)任編輯：fqj）