（文章來源：電氣新科技）

榴蓮，被譽(yù)為熱帶“水果之王”，其強(qiáng)烈的氣味令人印象深刻。榴蓮果肉有相當(dāng)高的食用價(jià)值，其果皮、果核還有一定的藥用價(jià)值。超級(jí)電容，通過極化電解質(zhì)來儲(chǔ)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(chǔ)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(jí)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(shí)現(xiàn)了一種利用榴蓮和菠蘿蜜的廢料，制成低成本的超級(jí)電容器電極方法。經(jīng)實(shí)驗(yàn)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(jí)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(jí)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(shí)上最佳的是使用具有高孔隙率的材料，因?yàn)樗鼈冇兄谑闺娊赓|(zhì)通過電極擴(kuò)散并使表面積最大化。

可用做超級(jí)電容器電極的碳材料主要有活性炭、納米碳纖維、玻璃碳、碳?xì)饽z、納米碳管、石墨烯等。其中，碳?xì)饽z是一種新型輕質(zhì)納米級(jí)多孔性非晶炭素材料，其孔隙率高達(dá)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(dá)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(jī)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?xì)饽z電極在0.5mA充放電時(shí)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(zhǔn)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(jì)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(jī)構(gòu)的青睞。但是，這些先進(jìn)的材料在價(jià)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(shí)，引發(fā)了他們使用有機(jī)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(jī)廢物可以簡單地冷凍干燥以除去水分，同時(shí)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(duì)樣品進(jìn)行漂洗和凍干。為了使凍干的樣品碳化，他們?cè)?00℃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(duì)它們進(jìn)行測試，以評(píng)估它們儲(chǔ)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(chǔ)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?yàn)榱裆徎細(xì)饽z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(chǔ)能的活性炭超級(jí)電容器性能相當(dāng)且更經(jīng)濟(jì)的替代品。

他們進(jìn)一步表示，面對(duì)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(chǔ)存方式。這一發(fā)現(xiàn)，證實(shí)了來源于自然的純天然超級(jí)電容器電極材料性能卓越，且價(jià)格便宜，并或可替代傳統(tǒng)電極材料實(shí)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(chǔ)能設(shè)備的道路。

（責(zé)任編輯：fqj）