由回收水瓶製成的高性能超級電容器

許多由聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 製成的一次性水瓶最終被扔進垃圾填埋場，但人們對回收它們的興趣日益濃厚。研究人員在 能源和燃料 報告 研究將 PET 轉化為超級電容器電極和用於回收能源存儲設備的隔離膜的新熱製造方法。在演示中，由廢棄水瓶製成的全塑料超級電容器的性能優於使用傳統玻璃纖維隔板的類似設計。

“每年使用 PET 生產超過 5000 億個一次性飲料瓶，產生大量塑料廢物並造成嚴重的環境問題，”首席研究員胡云漢說。 “基於 PET 的超級電容器在交通和汽車系統、電子和消費設備以及工業和專業領域的各種應用中具有巨大的潛力。”

將 PET 等廢塑料轉化為碳基材料，尤其是導電材料，是生產超級電容器等更經濟、可持續的儲能設備的一種有吸引力的方法。這些設備使用高導電性碳電極來快速、重複地存儲和釋放大量能量。因此，胡和他的同事希望將舊水瓶回收成超級電容器的組件，稱為雙電層電容器（EDLC）。該裝置的特點是兩個多孔碳電極，由浸入液體電解質中的穿孔薄膜隔開。

Hu 的團隊開發了兩種將用過的 PET 水瓶回收成回收設備組件的工藝：

• 對於電極，研究人員將塑料瓶切成細小的蒸粗麥粉大小的顆粒。他們添加了氫氧化鈣，並在真空下將混合物加熱到近 1,300 華氏度（700 攝氏度）。這個過程將塑料變成多孔的導電碳粉。研究人員將碳粉、炭黑和聚合物粘合劑混合在一起，然後將其乾燥成薄層。
• 作為分離器，研究人員將郵票大小的小塑料片壓平，並用熱針在上面戳孔。孔的排列優化了電流通過電解質的通道。

為了組裝 PET 超級電容器，研究人員將兩個多孔碳電極浸入液體氫氧化鉀電解質中，並用穿孔 PET 薄膜將它們分開。在演示中，回收的超級電容器保留了 79% 的容量（存儲容量），而帶有玻璃纖維隔板的類似設備保留了 78%。

Hu 及其同事表示，這項研究提出了一種將 PET 廢物轉化為超級電容器組件的潛在策略，“為循環能源存儲技術開闢了新的機遇”。此外，他們表示，回收的 EDLC 比玻璃纖維製造的設備生產成本更低，而且本身完全可回收。

Hu 表示：“通過進一步優化，基於 PET 的超級電容器可以在未來五到十年內真正從實驗室原型轉變為市場就緒的設備，特別是隨著對可持續、可回收能源存儲技術的需求不斷增長。”