# 果壳可作储能材料？NTU 团队提供废物利用新思路

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Published: 2021-07-23
Source: 狮城新闻

南洋理工大学致力于解决人类在实现**可持续发展**方面所面临的重大挑战，本项目中研究人员提出了**果壳废物再利用**的创新思路，实现了从酸豆（又称罗望子）的外壳中**提取出**生产交通工具能源装置的**关键材料**。

酸豆是一种在全世界范围食用的热带水果，在食品生产过程中它们的壳会被作为农业废物而**丢弃**，由于**体积庞大**，在垃圾填埋时它们往往需要占据很大的空间。

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酸豆 Tamarind 图片来源：EveryEye

这个小组由来自南洋理工大学、西挪威应用科技大学、阿拉嘎帕大学的研究人员组成，他们对**富含碳元素**的酸豆壳进行处理，将这些废料转化为**碳纳米片**，这种材料是汽车、公交车、电动车、火车等交通工具的**储能装置**——超级电容的关键组成部分。

这项研究的指导教授说道：“通过一系列分析，我们发现由酸豆壳提取的纳米片的性能在**多孔结构和电化学性能**方面与工业生产的纳米片相当。制造纳米片的过程也是生产活性碳纳米片的标准方法。”

随着纳米片生产的规模扩大，它将可以替代工业生产的同类商品，并有利于**保护环境、减少浪费**。

**酸豆壳到碳纳米片的转化步骤**

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提取碳纳米片的步骤 图片来源：NTU

首先，研究人员将酸豆壳洗净后置于100℃下**干燥约6小时**，然后将其**研磨成粉末**。接着，这些粉末会被放入700-900℃的无氧炉中**烘烤**150分钟，从而转化为超薄的碳片。

日常生产中制造碳纳米片的一种常用材料是**工业大麻纤维**。然而，在大麻经高温转化为碳纳米片之前，它们先需要在180℃以上**加热24小时**。这已经比以酸豆壳为原材料的整个制作流程多出3倍的时间，并且需要更高的温度。因此，酸豆壳富含碳而且天然多孔，是制造碳纳米片的**理想材料**。

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扫描电子显微镜下的碳纳米片 图片来源：ScienceDirect

碳纳米片由排列成六边形的**碳原子层**组成，就像蜂窝一样。由于其多孔的结构加大了**表面积**，使得材料能够**储存大量电荷**，成为超级电容的重要材料。

由酸豆壳制作的纳米片也表现出良好的**热稳定性和导电性**，也成为储能的理想选择。

**团队展望**

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团队带领者Dr Cuong Dang 图片来源：NTU

该研究团队希望与农业伙伴探索**扩大**碳纳米片的生产规模，并努力**降低**生产过程所需的能源，并在更加环保的同时**改善**碳纳米片的电化学性能。

他们还希望继续研究利用**不同类型**的果皮或果壳生产碳纳米片。

参考文献：

1. "International research team led by NTU Singapore converts tamarind shells into an energy source for vehicles" NTU Media Release;

2. “Cleaner production of tamarind fruit shell into bio-mass derived porous 3D-activated carbon nanosheets by CVD technique for supercapacitor applications” ScienceDirect.

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