에너지 저장 장치 활용을 위한 간단한 폐지 탄화 방법 개발

Abstract

전 세계 인구의 지속적인 성장으로 인해 다양한 종류의 종이에 대한 수요와 생산이 크게 증가했으며, 이로 인한 환경 오염 영향을 완화하기 위해 폐기물 관리 기술 발전 필요성이 증가했다. 본 연구에서는 폐지로부터 탄소 물질을 합성하기 위한 간단하고 빠른 탄화 방법을 개발했다. 합성한 폐지 유래 탄소의 물리적, 화학적 특성을 분석하고, 슈퍼커패시터 전극으로 제작하여 전기화학적 성능평가를 분석하고 에너지 저장 응용에 대한 가능성을 평가하였다. 제작한 탄소물질 중 MWC(microwave-assisted waste paper carbon)는 전기이중층 커패시턴스 특징을 가지고 있고 5 mV/s scan rate 에서 최대 119 F/g 의 중량 커패시턴스를 가진 것을 확인했다. 본 연구는 폐지를 탄소소재 생산에 재사용할 수 있는 대안을 제시함으로써 폐기물 관리 문제에 대한 해결책을 제공할 것으로 기대한다.

The continuous growth of global population has led to a substantial increase in the demand for and production of various types of papers, which in turn, exacerbated the urgent need for waste management techniques to mitigate the environmental impact of these materials. Herein, we have developed a simple and rapid carbonization method for synthesizing valuable carbon materials from waste papers. Physical and chemical characteristics of the prepared waste paper derived carbons (WPDCs) were investigated. Next, the carbons were utilized in the fabrication of supercapacitor electrodes. Electrochemical performance of the WPDCs was systematically analyzed, and their feasibility for energy storage application was evaluated. Among the fabricated WPDCs, microwave-assisted waste paper carbon (MWC) exhibited electrical double layer capacitance and a maximum specific capacitance of 119 F/g at a scan rate of 5 mV/s. These findings provide a solution to the waste management problem by presenting an alternative way to reuse waste papers via the production of carbon materials.