Les bords des routes du nord de la Chine sont parsemés d'arbres phénix à feuilles caduques, produisant une abondance de feuilles tombées en automne. Ces feuilles sont généralement brûlées pendant la saison froide, exacerbant le problème de pollution atmosphérique du pays. Les enquêteurs du Shandong, Chine, a récemment découvert une nouvelle méthode pour convertir ces déchets organiques en un matériau carboné poreux qui peut être utilisé pour produire de l'électronique de haute technologie. L'avance est signalée dans le Journal de l'énergie renouvelable et durable , par les éditions AIP.

Les enquêteurs ont utilisé une méthode en plusieurs étapes, pourtant simple, processus pour convertir les feuilles d'arbres en une forme qui pourrait être incorporée dans des électrodes en tant que matériaux actifs. Les feuilles séchées ont d'abord été réduites en poudre, puis chauffé à 220 degrés Celsius pendant 12 heures. Cela a produit une poudre composée de minuscules microsphères de carbone. Ces microsphères ont ensuite été traitées avec une solution d'hydroxyde de potassium et chauffées en augmentant la température par une série de sauts de 450 à 800 C.

Le traitement chimique corrode la surface des microsphères de carbone, les rendant extrêmement poreux. Le produit final, une poudre de noir de carbone, a une surface spécifique très élevée en raison de la présence de nombreux pores minuscules qui ont été gravés chimiquement à la surface des microsphères. La grande surface spécifique confère au produit final ses propriétés électriques extraordinaires.

Les enquêteurs ont effectué une série de tests électrochimiques standard sur les microsphères poreuses pour quantifier leur potentiel d'utilisation dans les appareils électroniques. Les courbes courant-tension de ces matériaux indiquent que la substance pourrait constituer un excellent condensateur. D'autres tests montrent que les matériaux sont, En réalité, supercondensateurs, avec des capacités spécifiques de 367 Farads/gramme, qui sont plus de trois fois supérieures aux valeurs observées dans certains supercondensateurs au graphène.

Un condensateur est un composant électrique largement utilisé qui stocke de l'énergie en maintenant une charge sur deux conducteurs, séparés les uns des autres par un isolant. Les supercondensateurs peuvent généralement stocker 10 à 100 fois plus d'énergie qu'un condensateur ordinaire, et peut accepter et livrer des charges beaucoup plus rapidement qu'une batterie rechargeable typique. Pour ces raisons, les matériaux supercapacitifs sont très prometteurs pour une grande variété de besoins de stockage d'énergie, notamment dans l'informatique et les véhicules hybrides ou électriques.

La recherche, dirigé par Hongfang Ma de l'Université de technologie de Qilu, s'est fortement concentré sur la recherche de moyens de convertir la biomasse des déchets en matériaux carbonés poreux pouvant être utilisés dans la technologie de stockage d'énergie. En plus des feuilles d'arbres, l'équipe et d'autres ont réussi à convertir les déchets de pommes de terre, paille de maïs, bois de pin, paille de riz et autres déchets agricoles en matériaux d'électrode de carbone. Le professeur Ma et ses collègues espèrent encore améliorer les propriétés électrochimiques des matériaux carbonés poreux en optimisant le processus de préparation et en permettant le dopage ou la modification des matières premières.

Les propriétés supercapacitives des microsphères de carbone poreuses fabriquées à partir de feuilles de phénix sont supérieures à celles rapportées pour les poudres de carbone dérivées d'autres déchets biologiques. La structure poreuse à fine échelle semble être la clé de cette propriété, puisqu'il facilite le contact entre les ions électrolytiques et la surface des sphères de carbone, ainsi que l'amélioration du transfert et de la diffusion des ions à la surface du carbone. Les chercheurs espèrent encore améliorer ces propriétés électrochimiques en optimisant leur procédé et en permettant le dopage ou la modification des matières premières.