横行欧美的有毒外来种大豕草新归处?变成超级电容电极

大豕草(Hogweed)虽然外观华丽又会绽放可爱小白花,但它的汁液有毒,一旦沾上、阳光曝晒后就会起水泡、灼伤症状,进眼严重还会失明,被英国和许多欧洲国家列为有害杂草与外来入侵种。最近俄罗斯科学家发现这种野草拥有出乎意料的用途:变成超级电容的电极。

超级电容是集电池与电容优点于一身的储能设备,虽然与电池相比,超级电容的储电容量较低,但因为是以物理方式储存电力,具有充电速度快、寿命长、耐高温高压且安全性高等优点。

超级电容的储电方式分为两种,分别是双电层电容与伪电容,前者以高表面积的碳材料做为电极,电极材料只用来吸收电荷,并不会与电解质发生反应,目前许多科学家都正在寻找环保、耐用的碳材料,像是椰子、杏仁、核桃壳之类的农业废弃物尤其受瞩目。

而俄罗斯莫斯科国立钢铁学院(NUST MISIS)最近发现,欧美常见、避恐为之不吉的大豕草,它的茎其实是个不错的电极材料,为天然的多孔结构。

在研究中,团队首先将茎分段切成 1 公分长,用盐酸去除其中的无机化合物,清洗并乾燥后,之后就在 400℃ 高温、二氧化碳饱和的环境下把大豕草茎压碎,最后把所得材料与氢氧化钾混合后,在 900℃ 的温度下製造出 2 到 4nm 大小的多孔表面。

横行欧美的有毒外来种大豕草新归处?变成超级电容电极

大豕草超级电容电极。

超级电容最重要的参数就是容量,而团队实验指出,大豕草茎製作而成的电极容量跟传统材料一样,虽然说石墨烯是例外,容量一定比较高,但用植物废弃物总是比较环保,NUST MISIS 化学系副教授 Oleg Levin 表示,从这个角度来看,这项研究的前景相当不错。

只不过虽然说大豕草不难种,当初还是以景观植物进入欧美,但它终究是有毒的外来种,包括叶片、种子、花朵、根茎都有汁液,其实并不适合大範围种植,NUST MISIS 物理化学系主任 Mikhail Astakhov 表示,如果要收集大豕草,可能要游遍俄罗斯各地。

如果採用这种收集方法,可能会出现储备量不足的情形,因此要将大豕草做成超级电容电极材料的话,科学家们还须要想想怎幺採集才好。