Biomass valorisation of marula nutshell waste into nitrogen-doped activated carbon for use in high performance supercapacitors

估价 超级电容器 电解质 氮气 废物管理 化学 材料科学 电容 工程类 有机化学 电极 物理化学
作者
Bokome Shaku,Thapelo P. Mofokeng,Neil J. Coville,Kenneth I. Ozoemena,Manoko S. Maubane‐Nkadimeng
出处
期刊:Electrochimica Acta [Elsevier]
卷期号:442: 141828-141828 被引量:51
标识
DOI:10.1016/j.electacta.2023.141828
摘要

This study reports on the valorisation of marula nutshell waste into a valuable electrode material for supercapacitors. Marula nutshell waste, a brown hard residue from marula fruits was valorised into a nitrogen-doped activated carbon (N-ACs) by KOH treatment and using melamine as a nitrogen source. The microporous and mesoporous nature of N-ACs exhibited a high surface area of 1427 m² g−1 and pore volume of 0.31 cm3 g−1. Three electrode measurements were done in 6 M KOH and 2.5 M KNO3 aqueous electrolytes, to examine the materials in alkaline and neutral medium. The N-ACs exhibited a capacitance of 350 F g−1 in 6 M KOH and 248 F g−1 in 2.5 M KNO3 electrolyte. Due to low toxicity and wider operating voltage (∼1.8 V) of 2.5 KNO3, the material was further analysed in a symmetric device. The high surface area, the defects, and the high content of nitrogen (5.1%) revealed that the material produced an outstanding energy density of 17.2 Wh kg−1 and a power density of 448.7 W kg−1 in 2.5 M KNO3 electrolyte. The conversion of marula nuts waste into N-ACs thus provide a means of converting biomass waste into a useful energy storage material for supercapacitors.
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