フェントン反応が高性能スーパーキャパシタのためのバイオマス炭素活性化効率を倍増させる

要旨 バイオマス由来の多孔質炭素生産におけるアルカリの巨大な消費は、汚染と高い炭素排出を引き起こします。本研究は、フェントン化学の概念を用いて、従来の活性化プロセスと比較して倍の活性化効率を持つ3440 m2 g−1という非常に高い比表面積を持つ階層的多孔質バイオマス炭素材料を実現します。最適化された炭素電極は、0.1 A g−1の電流密度で425.2 F g−1という優れた比容量を示し、6 m KOH電解液中で100 A g−1の高速性能を持っています（286.1 F g−1）。実現されたスーパーキャパシタは、20,000回の充放電サイクルを経ても初期容量の99.74%を維持する優れたサイクリング安定性を示します。さらに、異なる孔構造における電解質イオンの分布は分子動力学を用いてシミュレーションされ、構造がイオンの迅速な拡散に寄与し、優れた電気化学的特性と一致していることを確認します。組み立てられた対称型スーパーキャパシタは、TEABF4/AN電解液中で42.1 Wh kg−1（セルスタック質量に基づく12.1 Wh kg−1）の最大エネルギー密度を達成します。この研究は、バイオマス前駆体からの多孔質構造形成のための効果的な技術を提示します。この新しい方法論は、エネルギー貯蔵やその他の類似のシステムに適用可能です。