美国开发废轮胎用于制作超级电容器技术

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    美国每年有3亿个废弃轮胎，利用美国能源部橡树岭国家实验室和德雷克塞尔大学开发的技术，其中一部分轮胎可用于制作汽车和电网技术中的超级电容器。

    采用预处理和工艺的专利技术，Parans Paranthaman领导的研究小组制备了柔性聚合物碳复合膜作为超级电容器的电极。这些设备在汽车、公共汽车和叉车中很有用，都需要高功率和高能量密度的快速充放电周期。这项技术制备的超级电容器电极在10000次充放电后仅下降2％。

    这项技术被发表在Wiley－VCH出版社的《ChemSusChem》期刊中，紧接着之前ORNL发明的废轮胎用于电池的方法。同时，该方法可缓解预计2035年每年15亿轮胎处理的问题。

    “那些轮胎最终将需要被丢弃，而我们的超级电容器应用可消耗这种废物，”Paranthaman说。“与我们已授权技术的两家公司合作，把废轮胎转化为碳粉电池，我们估计每天可消耗50吨。”

    虽然这个数量只占每天需要回收8000吨的一小部分，德雷克塞尔大学的论文合著者Yury Gogotsi指出，其他回收公司也可为这一目标做出贡献。

    “利用ORNL的技术，每个轮胎会获得约50％的碳回收率，”Gogotsi说。“如果我们能够回收所有的废轮胎，这将转化为150万吨碳，为每年全球石墨产量的一半。”

    为了制备碳复合薄膜，研究人员在浓硫酸中浸泡屑形状不规则的轮胎橡胶，然后他们清洗橡胶并把它们放到充氮气的管式炉，逐渐把温度从摄氏400度增加到1100度。

    在几个其他步骤之后，包括将材料与氢氧化钾混合，额外烘干和去离子水清洗，研究人员将获得的材料与聚苯胺混合，聚苯胺是一种导电聚合物，直到他们获得成品。

    “我们预计，相同的方法可被应用到其他伪电容材料，伪电容材料来自于轮胎中低成本活性炭，以达到更高的电化学性能和更长的循环寿命，这些是电化学活性聚合物应用的主要挑战，”Gogotsi说。