Apple-pomace-based porous biochar as electrode materials for supercapacitors

生物炭 超级电容器 材料科学 电极 化学工程 多孔性 纳米技术 化学 电容 热解 复合材料 食品科学 工程类 物理化学
作者
Sijing Zhang,Yutong Li,Yile Du,Xiaoxiao Ma,Jun Lin,Shuangli Chen
出处
期刊:Diamond and Related Materials [Elsevier BV]
卷期号:130: 109507-109507 被引量:23
标识
DOI:10.1016/j.diamond.2022.109507
摘要

The apple-pomace-based porous biochar (APPC) was prepared as electrode materials for supercapacitors utilizing hydrothermally carbonized apple pomace as carbon source and K 2 FeO 4 as activator and modifier with the mass ratio of 1:1 (K 2 FeO 4 to hydrothermally carbonized apple pomace) under the nitrogen atmosphere for carbonization at 800 °C for 2 h. The Brunauer-Emmett-Teller (BET) analysis showed that the as-prepared biochar, designated as APPC 1–2-800 , possessed a hierarchically porous framework owning a relatively higher specific surface area of 2010.16 m 2 g −1 , XRD and Raman spectroscopy demonstrated some extents of graphitization occurred in APPC 1–2-800 . Additionally, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis manifested that heteroatoms of oxygen have been successfully doped into APPC after K 2 FeO 4 activation and modification. Electrochemical tests show that the electrochemically active specific surface area ( ECSA ) of the APPC 1–2-800 is calculated as 1804 cm 2 per square centimeter of the electrode and the APPC 1–2-800 electrode has good capacitance performance in a three-electrode system, with a specific capacitance of 360.1 F g −1 at a current density of 0.5 A g −1 . The symmetric supercapacitor assembled using the 2 identical APPC 1–2-800 electrodes, denoted as SSC-APPC 1–2-800 , exhibits a high energy density of 16.53 W h kg −1 at an assigned power density of 250 W kg −1 and 13.17 W h kg −1 at 10000 W kg −1 . The Coulombic efficiency is noted to range from 96 % to 100 % after 5000 cycles. In addition, the specific capacitance decreased by only 4.3 % after 5000 cycles at a current density of 5 A g −1 , indicating preeminent cyclic stability. • An apple-pomace-based hierarchical porous biochar (APPC) was prepared. • The APPC 1–2-800 possesses a good hierarchical porous structure. • The APPC 1–2-800 electrode exhibited excellent capacitance performance. • The SSC assembled with 2 identical APPC 1–2-800 electrodes has good cyclic stability.
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