undefined

The effects of lignin structure on the multiscale properties and electrochemical performance of activated carbons

Julkaisuvuosi

2024

Tekijät

Guizani, Chamseddine; Sorsa, Olli; Siipola, Virpi; Ohra-Aho, Taina; Paalijärvi, Riina; Pasanen, Antti; Mäkelä, Mikko; Kalliola, Anna; Vilkman, Marja; Torvinen, Katariina

Tiivistelmä

<p>Lignin is a nature’s wonder most abundant aromatic biopolymer and a promising precursor for a wide range of sustainable carbon materials (CMs). However, the effects of lignin structural heterogeneity on the properties and performance of lignin-based CMs are still poorly understood. In this paper, we address the influence of the lignin structural heterogeneity on the properties of lignin-based activated carbons (ACs). Taking two structurally different kraft (KL) and hydrolysis (HL) lignins, we show that they result into ACs with different properties and electrochemical performance in supercapacitor application. In similar carbonization and activation conditions, ACs from HL showed higher specific capacitances than ACs from KL. The difference between the two groups of ACs could not be solely attributed to the difference in their specific surface areas. They were rather found to result from different particle morphologies, pore size distributions, pore wall nanostructures, and surface chemistries, as revealed by multivariate data analyses. Moreover, we observed that KL and HL had different thermophysical behaviors and reactivities during the thermal treatment, which would have influenced the porosity development and surface oxygenation levels and consequently the electrochemical performance of the derived ACs. This work also shows that it is possible to engineer ACs from HL with electrochemical performance close to the commercial YP-50F Kuraray AC, which implies that less pure, carbohydrate-containing lignins are no less advantaged compared to purer KL to produce high-performance ACs for supercapacitor application.</p>
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Kalliola Anna Orcid -palvelun logo

Pasanen Antti

Guizani Chamseddine

Torvinen Katariina Orcid -palvelun logo

Vilkman Marja Orcid -palvelun logo

Mäkelä Mikko Orcid -palvelun logo

Sorsa Olli Orcid -palvelun logo

Paalijärvi Riina

Ohra-Aho Taina

Siipola Virpi Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

14

Sivut

21149–21163

Julkaisu­foorumi

75682

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Ei

Muut tiedot

Tieteenalat

Materiaalitekniikka; Ympäristötekniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Ei

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1007/s13399-023-04373-9

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä