基于杨桃天然酸性水溶液电解质与果废活性炭构建的绿色高性能超级电容器

【编辑推荐】本研究创新性地将杨桃（Averrhoa bilimbi Linn.）果实水溶液开发为天然酸性电解质（pH≈1.8），并以其果废制备高比表面积活性炭（ABAC-H-800，SBET达937.7 m2 g?1），构建出能量密度39.97 Wh kg?1的对称超级电容器（SC），为生物质资源在储能领域的双功能应用提供新范式。

　　

Highlight

杨桃（Averrhoa bilimbi Linn.）果实在本研究中被赋予双重使命：其汁液作为创新型天然酸性水溶液电解质（含甲酸等有机酸），而果废则通过化学活化法（H₃PO₄/KOH/ZnCl₂浸渍）转化为高性能活性炭电极材料。这种"全果利用"策略不仅实现生物质资源闭环开发，更创造出能量密度达39.97±0.86 Wh kg^?1的环保型超级电容器（SC）。

Physical characterization analysis

氮气吸附测试揭示：经KOH活化的ABAC-K-800样品展现出937.7 m² g^?1的超高比表面积，其吸附等温线呈现典型IV型曲线，表明分级多孔结构的存在——这种"微孔-介孔"协同体系为电解质离子（H⁺/OH^?）提供快速传输通道。而H₃PO₄活化的ABAC-H-800虽比表面积稍低（287.8±6 F g^?1），但因其丰富的含氧官能团诱发赝电容效应，在1 A g^?1电流密度下表现最优。

Conclusion

本研究首次证实杨桃水溶液作为天然电解质的可行性，其酸性特质（pH≈1.8）与活性炭电极形成完美匹配。特别值得注意的是，基于ABAC-H-800的器件在功率密度1050.42 W kg^?1时仍保持39.97 Wh kg^?1的能量输出——这相当于用"水果电池"驱动LED灯泡持续工作5小时的突破性表现！该成果为开发"从果园到实验室"的绿色储能技术提供了教科书级范例。