利用过期馒头制备超级电容器

一、研究背景

一个城市有很多超市、食堂，每天有大量的馒头到达保质期但没有被售出。它们通常被当作垃圾填埋、焚烧，或用于喂养牲畜、堆肥，回收利用价值较低，十分可惜。

超级电容器是目前国际储能领域的研究热点，其性能主要受电极材料影响，而碳基材料是当前使用最广泛的电极材料。

本创意利用过期馒头富含碳元素这一特点，将其回收利用，制备成活性炭，构建超级电容器，变废为宝。

二、研究思路

以过期馒头为原料，先通过碱活化和碳化制备活性炭，再用制备的活性炭制作电极极片，构建超级电容器。

三、研究过程

1.制备活性炭

先将过期馒头置于管式炉中，进行高温碳化，形成碳材料。然后将其研磨成碳粉末样品，取适量装入已装有KOH的烧杯，加入蒸馏水搅拌均匀。再将烧杯放入干燥烘箱内烘干，然后放入活化炉内活化，自然冷却后，取出样品进行酸洗和水洗至中性，烘干备用，即得到活性炭。

2.活性炭结构表征

对制备的活性炭进行氮气吸附-脱附测试，采用气体吸附BET法计算样品材料比表面积，采用DFT算法绘制样品孔径分布曲线，并用扫描电子显微镜，观察样品的表面形貌。

经过测试，制备的活性炭以微孔为主，比表面积约1500 m2·g-1。

3.制备电极极片和组装超级电容器

将制备的活性炭样品分别与导电碳黑、粘结剂PTFE、乙醇和水制成混合液，涂抹于泡沫镍表面，经烘干、冷压，制备成电极极片。用电极极片，以Pt丝为对比电极，以Hg/HgO为参比电极，采用KOH溶液为电解液，组装水系超级电容器三电极体系。

4.超级电容器电化学性能测试

对制备的超级电容器，分别进行恒流充放电测试、循环伏安测试。测试结果表明，超级电容器具有良好的电容特性，充放电电流效率较高，比电容较高，电容保持率也较高。1000次循环充放电过程，超级电容器始终维持着稳定的高倍率和大容量特性，有着良好的循环稳定性。

四、研究结论

本创意成功利用已过保质期的馒头制成高比表面积、高吸附性能的活性炭材料，并应用该活性炭材料制备电极极片，成功组装超级电容器。组装的超级电容器充放电速度快、电容量大，循环充放电性能好，是绿色环保的储能装置。

本创意成果为过期馒头的回收利用提出了一种新的环保、经济的处理方法，并为新型储能装置——超级电容器的电极材料开发提供了一种新思路。既可以废物利用，又利于储能，节约资源，市场前景广阔。

责编/彭砚淼