波本威士忌廢料轉(zhuǎn)化為超級電容器，儲能性能提升25倍

波本威士忌副產(chǎn)品制成的超級電容器，儲電能力優(yōu)于現(xiàn)有商用產(chǎn)品。

美國肯塔基州正將釜餾物轉(zhuǎn)化為電極。肯塔基州的波本威士忌產(chǎn)業(yè)繁榮背后，留下了大量被稱為"釜餾物"的廢谷物。如今，這種廢料被回收制成儲能材料，未來有望應(yīng)用于商用電子產(chǎn)品。

肯塔基大學(xué)的研究人員將在2026年ACS春季會議上展示這一可持續(xù)解決方案。該項(xiàng)目為釀酒廠目前處理成本高昂且棘手的副產(chǎn)品提供了替代方案。

研究表明，波本威士忌副產(chǎn)品制成的超級電容器，儲電能力優(yōu)于現(xiàn)有商用產(chǎn)品。

"生產(chǎn)最終體積的波本威士忌，會產(chǎn)生6到10倍量的釜餾物廢料。這是個相當(dāng)大的問題，"參與該項(xiàng)目的研究生巴里奧斯·科西奧表示。

轉(zhuǎn)化過程

為開發(fā)高性能超級電容器，研究團(tuán)隊(duì)將波本釜餾物作為電極材料的可持續(xù)植物碳源。

雖然已有研究探索其他植物纖維，但該團(tuán)隊(duì)首次利用波本釜餾物獨(dú)特的谷物成分。

釜餾物是一種含水量高、質(zhì)地厚重的副產(chǎn)品，通常難以運(yùn)輸，若用作動物飼料則干燥成本高昂。
新研究沒有試圖解決水分問題，反而利用這種稀粥狀的混合物，簡化了高價(jià)值碳材料的生產(chǎn)流程。

通過采用水熱碳化法（類似高壓烹飪），完全省去了干燥環(huán)節(jié)。

成功不僅依賴化學(xué)技術(shù)。研究人員耗時數(shù)月與肯塔基州、伊利諾伊州及加拿大的釀酒廠建立合作，才獲取到這些有趣儲能實(shí)驗(yàn)所需的樣品。

他們使用10升反應(yīng)器，通過加熱加壓將濕漉漉的釜餾物轉(zhuǎn)化為精細(xì)的黑色粉末，再經(jīng)爐精煉得到兩種不同材料。

粉末加熱至200°C可制得硬碳，其無序結(jié)構(gòu)非常適合捕獲鋰離子，從而提升儲能效率。

另一種方式是在粉末中添加氫氧化鉀并加熱至800°C，制得活性炭。這種高多孔材料擁有巨大的內(nèi)表面積，可儲存電荷。

儲能提升25倍

實(shí)驗(yàn)通過兩種硬幣大小的儲能裝置進(jìn)行驗(yàn)證，兩者均采用釜餾物衍生碳材料。

采用活性炭電極的雙電層電容器達(dá)到當(dāng)前商用標(biāo)準(zhǔn)，能量密度為48瓦時/千克。

但真正的突破在于混合型鋰離子超級電容器。該裝置包含類似電池的硬碳電極和類似電容器的活性炭電極，兼具快速放電能力與超大儲能容量，每千克儲能是傳統(tǒng)產(chǎn)品的25倍。

該項(xiàng)目是材料科學(xué)領(lǐng)域罕見的里程碑：僅用單一農(nóng)業(yè)廢料，就制備出高性能混合儲能裝置所需的兩種電極。

在小規(guī)模驗(yàn)證概念后，研究人員正推進(jìn)商業(yè)化，重點(diǎn)是將該技術(shù)規(guī)模化以支持大型電網(wǎng)穩(wěn)定。

近期規(guī)劃包括進(jìn)行嚴(yán)格的生命周期與經(jīng)濟(jì)可行性分析，確保將釀酒廠廢料轉(zhuǎn)化為儲能技術(shù)既具備創(chuàng)新性，又可持續(xù)且成本效益高。

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