一种马铃薯秧基活性炭及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115385333A(43)申请公布日2022.11.25(21)申请号202211019124.5(22)申请日2022.08.24(71)申请人齐鲁工业大学地址250353山东省济南市长清区大学路3501号(72)发明人姜能帅魏玉洁李培金魏伟于贺伟郭畅张兴宇(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221专利代理师宋海海(51)Int.Cl.C01B32/318(2017.01)C01B32/348(2017.01)H01G11/34(2013.01)H01G11/84(2013.01)权利要求书1页说明书7页附图4页(54)发明名称一种马铃薯秧基活性炭及其制备方法和应用(57)摘要本发明属于农业废弃物综合利用和超级电容器制备技术领域，具体涉及一种马铃薯秧基活性炭及其制备方法和应用。本发明以马铃薯秧为炭前驱体炭化后，采用KOH化学活化方法，通过筛选优化相关工艺条件，成功制备出相应电极材料并加工成超级电容器，经试验验证，其具有充放电速度快、功率密度高、循环寿命长、工作温度范围宽等优点，因此具备良好的电化学性能，因此具有良好的实际推广应用之价值。CN115385333ACN115385333A权利要求书1/1页1.一种马铃薯秧基活性炭的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：以马铃薯秧为炭前驱体，经前处理后进行炭化，然后采用KOH化学活化方法制得所述马铃薯秧基活性炭；其中，KOH化学活化方法具体为将炭化后的马铃薯秧浸泡于饱和KOH溶液中；控制活化温度为700‑850℃，活化时间为90‑180min，浸渍比为3.0‑4.5:1。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述前处理具体包括对马铃薯秧进行干燥、粉碎的过程。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述干燥采取高温干燥方式，包括采用烘箱干燥，在100‑150℃下干燥，然后进行粉碎处理，粉碎后筛分粒径不大于0.125mm；所述炭化温度为550‑650℃，优选为600℃；所述炭化时间控制为100‑150min，优选为120min。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，活化温度为750‑800℃，活化时间为150‑180min，浸渍比为3.5‑4.0:1；进一步的，活化温度为800℃，高温活化时间180min，浸渍比3.5:1。5.权利要求1‑4任一项所述制备方法得到的马铃薯秧基活性炭。6.一种电极材料，其特征在于，所述电极材料为权利要求5所述马铃薯秧基活性炭。7.一种超级电容器，其特征在于，所述超级电容器包含权利要求5所述马铃薯秧基活性炭或权利要求6所述电极材料。8.如权利要求7所述的超级电容器，其特征在于，所述超级电容器由第一电极片、隔膜、第二电极片放入电池中，然后加入碱性电解液后即得。9.如权利要求8所述的超级电容器，其特征在于，所述第一电极片和第二电极片均采用如下方法制得：将所述活性炭与聚四氟乙烯乳液、导电石墨混合后的浆料，将所述浆料涂覆于泡沫镍集流体上干燥后即得；所述马铃薯秧基活性炭与聚四氟乙烯乳液、导电石墨的质量比为6‑10:1:1，进一步为8:1:1；所述碱性电解液为KOH电解液，浓度为3‑8mol/L，进一步为6mol/L。10.权利要求5所述马铃薯秧基活性炭、权利要求6所述电极材料和/或权利要求7‑9任一项所述超级电容器在航天航空、汽车工业、消费电子、电力和通讯领域中的应用。2CN115385333A说明书1/7页一种马铃薯秧基活性炭及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于农业废弃物综合利用和超级电容器制备技术领域，具体涉及一种马铃薯秧基活性炭及其制备方法和应用。背景技术[0002]公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。[0003]清洁能源，即绿色能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，包括诸如水力发电、风力发电、太阳能、生物能(沼气)、地热能(包括地源和水源)海潮能这些能源。然而，当面对风能、太阳能等新能源的不稳定等问题，急需储能技术的开发；而超级电容器具有功率高、充电时间短、使用寿命长等优点，被广泛应用于家用电器、电力储能、汽车工业中的智能启停控制系统、混合动力等方面。但是，超级电容器的能量密度低是制约超级电容器的广泛应用的主要因素，而电极材料是影响超级电容器性能的关键。[0004]前期研究发现生物质活性炭作为超级电容器的电极材料，具有产量丰富、可再生、成本低等特点，并且实现了农林废弃物的再利用，提升其应用价值，同时缓解环境压力。马铃薯秧是马铃薯植株的地上部分，是收获马铃薯块茎后剩余的副产物。仅以我国为例，马铃薯秧年产达9000万t以上，大