從聯合國的報告可見,大麻在北美擁有最大的市場,而如果將來大麻發電普及化,那么從大麻自身來說,是最好的“洗白”。
超級電容器是能夠巨大地改變未來電子產品充電方式的儲能設備。與目前需要幾個小時才能充滿電的可充電電池不同,超級電容器能夠在幾秒鐘之內完成充電或者放電。但是超級電容器存儲的能量通常不如傳統電池多。
Mitlin博士和他的團隊認為提高超級電容器的能量密度所采取的一個方法就是設計更好的電極。
一直以來,科學家們將研發理想的超級電容器的重點主要都放在石墨烯上。石墨烯是一種由碳原子厚層方式構成的強度好且重量輕的材料。科學家一直在研究如何利用石墨烯的獨特屬性制造出性能更好的太陽能電池、水凈化系統、觸屏技術以及電池和超級電容器。但是,石墨烯的主要問題在于其價格昂貴。
“我們所研究的這種設備的電化學性能能夠與石墨烯電池相當,甚至超過他們,” Mitlin說道。“其主要優勢在于我們的電極是通過對生物廢棄物的簡單加工得來的,因此,成本上比石墨烯更加便宜。”
那么,如何利用大麻纖維制造出電極?Mitlin團隊嘗試從大麻的韌皮纖維中制造出與石墨烯類似的碳原子。如果大麻纖維以略高于華氏350度的溫度持續加熱24小時,然后再通過更多的熱能將所得材料爆破,大麻纖維將會脫落為碳納米片。
Mitlin團隊利用從大麻中提取的碳作為電極,利用一種離子液體作為電解質,最終研發出了他們的超級電容器。組裝完成后,大麻電池設備無論在能量密度上還是在可工作的溫度區間上都要比目前市面上的超級電容器表現得更加優異。大麻電池設備產生的能量密度可以達到每公斤12瓦時,這是目前市面上電池設備的2到3倍。并且,大麻電池設備工作的溫度區間非常廣泛,可以在冰點溫度到200華氏度之間工作。
“我們已經不再停留于這種功能全面的電容器的理論階段,” Mitlin說道,“現在我們正向小規模生產努力。”
Mutlin的這項研究開始于其此前任職的阿爾伯塔大學。這項研究由亞伯達創新科技未來(Alberta Innovates Technology Futures)、加拿大國家納米技術研究所(National Institute for Nanotechnology)以及艾伯塔牲畜及肉類局(Alberta Livestock and Meat Agency)共同資助。