25日，記者從中國農業科學院獲悉，該院農業環境與可持續發展研究所種植廢棄物清潔轉化與高值利用團隊揭示了秸稈焦油通過聚合改性制備儲能碳材料的合成路徑與調控機制，為秸稈高值利用提供了新視角和新方法。相關研究成果日前發表于英文學術期刊《生物炭》。
2022年，我國農作物秸稈8.65億噸，推進秸稈高值利用是改善農業生態環境、加快農業綠色低碳發展的重要舉措。熱解技術可以將秸稈轉化為生物炭、熱解氣、熱解焦油等產品，促進秸稈離田高值利用。其中，熱解焦油具有碳含量高、灰分含量低、易聚合等特點，適于調控合成多孔碳材料，但焦油組分復雜，聚合成碳機理和孔隙調控規律不清。
論文通訊作者、中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所研究員姚宗路介紹，研究提出焦油聚合協同活化摻氮來制備多孔儲能碳材料的合成策略，發現尿素和氫氧化鉀的協同作用對氮元素摻雜和微介孔形成發揮了重要作用，并表現出優異的儲能特性。團隊用焦油制備的碳材料組裝的超級電容器器件進行測試，該器件在三電極體系下最高比電容為309.5法拉/克，在兩電極對稱體系中循環10000次后，單極比電容仍保持80.1%的循環特性，性能顯著優于商業活性碳。
圖為秸稈焦油聚合改性制備多孔碳反應路徑。中國農業科學院供圖
該研究為秸稈高價值利用提供了新路徑和理論支持。“如果用該研究發現的秸稈焦油制備儲能電極材料技術進行產業化應用，可以產生可觀的經濟效益。我們對該技術進行了能量與經濟性分析，發現在不考慮設備投資和人工成本的情況下，采用該技術策略處理焦油每噸可以產生1.2萬-1.7萬元的經濟效益，具有較好的市場應用潛力。”姚宗路說。
