Biomass-derived multifunctional nanoscale carbon fibers toward fire warning sensors, supercapacitors and moist-electric generators

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作者
Chen Huang,Yingying Su,Hui Gong,Yuewei Jiang,Bo Chen,Zhanghong Xie,Jinghui Zhou,Yao Li
出处
期刊:International Journal of Biological Macromolecules [Elsevier BV]
卷期号:256 (Pt 1): 127878-127878 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.ijbiomac.2023.127878
摘要

Nowadays, great effort has been devoted to designing biomass-derived nanoscale carbon fibers with controllable fibrous morphology, high conductivity, big specific surface area and multifunctional characteristics. Herein, a green and renewable strategy is performed to prepare the biomass-based nanoscale carbon fibers for fire warning sensor, supercapacitor and moist-electric generator. This preparation strategy thoroughly gets over the dependence of petroleum-based polymeride, and effectually improves the energy storage capacity, sensing sensitivity, humidity power generation efficiency of the obtaining biomass-based carbon nanofibers. Without the introduction of any active components or pseudocapacitive materials, the specific capacitance and energy density for biomass-based nanoscale carbon fibers achieve 143.58 F/g and 19.9 Wh/kg, severally. The biomass-based fire sensor displays excellent fire resistance, stability, and flame sensitivity with a response time of 2 s. Furthermore, the biomass-based moist-electric generator shows high power generation efficiency. The output voltage and current of five series connected and parallel-connected biomass-based moist-electric generators reaches 4.30 V and 43 μA, respectively. Notably, as the number of biomass-based moist-electric generators in series or parallel increases, the overall output voltage and current of the device system have a linear relationship. This work proposes a self-powered fire prediction system based on nanoscale carbon fibers that integrates sensing, power generation, and energy storage functions.
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