Obdelava s plazmo je ključna tehnologija za sintezo obogatenih, visokozmogljivih materialov za različne namene, vključno s shranjevanjem energije. Biomasni odpadki predstavljajo obnovljiv, obilen in stroškovno učinkovit predhodnik za karbonizacijo na osnovi plazme, katere cilj je proizvodnja grafitnega ogljika. V tem delu so raziskani strukturni mehanizmi karbonizacije biomase v povezavi z njeno kemično sestavo. Podrobno so opisani temeljni učinki obdelave s plazmo: jedkanje, karbonizacija in površinsko nanašanje, sledi pa jim utemeljitev uporabe radiofrekvenčne (RF) plazme. Za oceno uporabe grafitnega ogljika kot medija za shranjevanje energije so raziskani superkondenzatorji, ki so neposredno primerjani s konvencionalnimi baterijami, pri čemer je poudarjena povezava med lastnostmi elektrodnega materiala in mehanizmi shranjevanja naboja. Eksperimentalna metodologija zajema sušenje lesa, karbonizacijo z radiofrekvenčno plazmo in nanašanje površin. Strukturne in morfološke lastnosti so bile ocenjene z Ramanovo spektroskopijo in vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM). Elektrokemična učinkovitost je bila ocenjena v konfiguraciji s tremi elektrodami z uporabo ciklične voltametrije (CV), galvanostatičnega naboja in praznjenja (GCD) ter dolgoročnih testov ciklične stabilnosti. Rezultati kažejo, da karboniziran notranji les očitno prekaša karbonizirano lubje. Poleg tega je karbonizirani notranji les obdelan z H2S, nameščen v središču indukcijske tuljave, pokazal najvišjo elektrokemijsko učinkovitost, medtem ko sta Ramanova spektroskopija in SEM pokazala, da ima material tudi amorfno strukturo in visoko poroznost. Specifična kapacitivnost je bila izmerjena s tri elektrodnim sistemom pri vrednosti 104 F/g pri gostoti toka 1 A/g z zadrževanjem kapacitivnosti 64,7 % po 10000 ciklih pri 5 A/g. Študija je vključevala tudi številne izzive in odprla možnosti za nadaljnje poglobljene raziskave, kateri so tudi bili podrobno obravnavani.
|
