威士忌蒸馏副产物变身超级电容电极的制备与应用

来源：科技日报

科技日报记者 刘霞

美国肯塔基州出产了全球95%的波旁威士忌，酿造过程中留下大量废谷物——酒糟。如今，肯塔基大学科学家开发出一种将酒糟转化为超级电容器电极的新方法，所得电容器的储能量超过同类商用设备。团队在3月22日至26日于亚特兰大举行的美国化学学会春季会议上展示了这一成果。

酒糟通常作为牲畜饲料或土壤添加剂出售给农户。但其潮湿时难以运输，干燥成本也居高不下。一种替代方案是采用水热碳化技术，将黏稠的酒糟直接转化为更高价值的碳材料。

碳材料是超级电容器（一种储能装置）中优质的电极材料。此前研究表明，玉米纤维等农业副产品可通过水热碳化方式制成碳材料，但该技术尚未应用于波旁威士忌酒糟，团队尝试将本地酿酒厂的废料转化为超级电容器的电极。

团队在10升容量的反应器中，通过加热加压对废料进行处理，将潮湿的酒糟转化为细密的黑色粉末。随后，他们可以在炉中将黑色粉末加热至200℃，单独制成硬碳；也可以将其与氢氧化钾一同加热至800℃，制成活性炭。

团队利用酒糟衍生碳制作了两种硬币大小的超级电容器。结果显示，采用活性炭电极的双层电容器已达到当前商用标准，能量密度为48瓦时/千克。而真正的突破来自他们研发的混合型锂离子超级电容器。该电容器由类似电池的硬碳电极与电容式的活性炭电极组合而成，兼具快速放电能力与超大储能容量，单位质量储能量达到传统版本的25倍。

团队计划深入研究酒糟衍生超级电容器的储能机制，以推进其商业化应用。