生物质基工程生物炭材料应用于超级电容器：现状、挑战及前景

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收稿日期：2024-02-21 修回日期：2024-02-29

DOI:10.20078/j.eep.20240308

摘要：超级电容器因其比能量高、稳定性好等优异性能，被视为一种具有广阔发展前景的先进储能装置。近年来，开发新型高性能超级电容器受到了学者们的广泛关注。作为超级电容器重要组成部分之一，电极材料对超级电容器性能具有关键性影响。基于生物质资源丰富、廉价易... 展开+

摘要：超级电容器因其比能量高、稳定性好等优异性能，被视为一种具有广阔发展前景的先进储能装置。近年来，开发新型高性能超级电容器受到了学者们的广泛关注。作为超级电容器重要组成部分之一，电极材料对超级电容器性能具有关键性影响。基于生物质资源丰富、廉价易得以及碳中和等优点，工程生物炭不仅具备可再生、低成本和环境友好等特性，还具有发达的孔结构、丰富的官能团及优异的稳定性。因此，高性能工程生物炭基超级电容器的研发成为了当前研究的焦点。梳理了生物质基工程生物炭材料作为超级电容器电极材料的最新研究进展，讨论了炭化、活化和杂原子掺杂等电极材料制备过程的基本原理。另外，借助于机器学习方法阐述了高性能工程生物炭电极材料的性能精准预测原理和结构高效构筑机制，以揭示工程生物炭材料特性与超级电容器性能之间存在的内在关联。最后，总结了生物质基工程生物炭材料应用于高效储能系统所面临的挑战与前景，同时为其商业化应用发展提供参考。 收起-

作者：

范瑞博¹
陈亮¹
薛北辰²
王傲³
苏银海¹
张会岩¹
袁湘洲^1,*

作者简介

作者简介:范瑞博(2002—),男,江苏新沂人,硕士研究生,主要研究方向为能源与动力工程(高性能碳材料开发)。E-mail:ruibo_fan@163.com
通讯作者:袁湘洲(1987—),男,河南商丘人,教授,主要研究方向为生物质及有机固废热转化。E-mail:yuanxz@seu.edu.cn

单位

1. 东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室
2. 海南大学海洋科学与工程学院
3. 中国林业科学研究院林产化学工业研究所

关键字

超级电容器
多孔炭材料
生物质
机器学习
电化学性能

基金项目

国家重点研发计划资助项目（2023YFB4203704）

引用格式

范瑞博, 陈亮, 薛北辰, 王傲, 苏银海, 张会岩, 袁湘洲.生物质基工程生物炭材料应用于超级电容器：现状、挑战及前景[J/OL].能源环境保护:1-12[2024-03-25].https://doi.org/10.20078/j.eep.20240308.

FAN Ruibo, CHEN Liang, XUE Beichen, WANG Ao, SU Yinhai, ZHANG Huiyan, YUAN Xiangzhou. Transforming biomass into engineered biochar materials for high-performance supercapacitors: Recent advances, challenges, and prospects[J/OL].Energy Environmental Protection:1-12[2024-03-25].https://doi.org/10.20078/j.eep.20240308.

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