第一作者（或者共同第一作者）： 马杰

通讯作者（或者共同通讯作者）： 于飞

通讯单位： 同济大学/喀什大学

论文DOI：10.1016/j.desal.2024.117597

1、研究背景

随着世界人口的持续增加、科学技术的稳定发展以及人们生活水平的不断提高，人类对能源的需求也在不断地上升，能源无可避免的成为国家层面的战略资源。传统能源由于其不可再生性及副产物有害性逐渐被新型能源代替，在诸多可再生新能源中，电能与生物能是两种目前使用极为广泛的能源，将生物能转化为电能因此成为了许多学者的研究目标。

生物炭是生物质或固体废物经过一系列生物、化学反应后得到的有机物质。生物炭的制备方法主要有热解法和水热碳化法。生物炭材料中碳含量极高，富含生物能，具有极高的比表面积、高孔隙率、良好的化学稳定性和优异的机械强度。因此，可以利用生物炭，实现清洁能源—生物能向二次能源—电能的转化。

在这一领域中，电能的储存是需要解决的主要问题，在电化学储存中，超级电容器、电池、电容去离子是三种主流技术，而学者们在生物炭应用于电化学储能装置中的关注度也越来越高，在这三方面的发文数量也逐年递增。

2、内容简介：

本文采用Citespace这一科学计量分析工具，针对2014-2023年这10年的生物炭用于电化学储能装置领域进行分析，对其趋势和研究现状可视化。建立了国家合作、机构合作和作者合作文章的可视化分析网络，并进行了相应的分类。通过可视化被引文献和期刊共同引用网络视图，分别确定了主要的学科分布和该领域核心期刊。通过对期刊共同引用的可视化，确定了主要的研究内容。此外，关键词共现分析和关键词爆发分析并展示了当前的研究热点和新的研究前沿。

通过以上分析，探索了从研究学者到机构到国家再到宏观层面不同层次的生物炭用于电化学储能装置研究的合作与贡献，对生物炭用于电化学储能装置领域的发展现状作出了详细说明，进一步梳理了该领域发展脉络，明确了该领域研究热点及发展趋势。研究所得结论与展望可以为学者们深入了解这一领域或针对该领域的未来研究方向提供参考。

3、图文导读：

双地图叠加图说明了电化学储能装置中使用的生物炭的多学科性质。该图绘制了全球科学图景，突出显示了引文和被引参考文献之间的关系。左侧的来源表示引文来源期刊的领域，右侧显示目标，表示被引用期刊的学科。连接以弯曲的线条表示，揭示了这些来源和目标之间的引用关系，线条越粗表示连接越紧密。

图中最突出的两条紫色曲线显示了强大的多学科联系。这些曲线中的引用期刊主要属于物理学、材料科学和化学，而被引用期刊则横跨物理学、材料学、化学、环境科学、毒理学和营养学。此外，还有一些小线条显示了来自兽医学、动物科学和普通科学期刊的引用，表明跨学科范围更加广泛。

双图叠加表明，用于电化学储能装置的生物炭研究主要源自材料科学、化学和环境科学，这强调了在这些领域打下坚实基础的必要性。然而，这项研究的应用领域主要涉及环境问题。毒理学和营养学方面的引用文献进一步表明，生物质能的研究与环境问题密切相关。

上图由Citespace的 "参考文献"节点生成，默认回溯期为5年，涵盖2014年1月至2024年1月，每两年为一个时间片。采用 "最小生成树（MST）"方法进行可视化剪枝，重点分析每个切片中引用次数最高的 50 个条目。5 年的回溯期和被引频次最高的 50 篇文章的选择在时效性、全面性和对目标受众的关注之间取得了平衡，有效地揭示了学术领域的主要发展和趋势。

Citespace 具有内置聚类功能，可对被引文献中的主题进行分析，便于对其进行归纳，并生成适当的聚类标题。图6的联合引用聚类分析研究了研究主题及其随时间的发展，共涉及 1715 个节点和 1614 个链接，最终形成了 20 个联合引用聚类。我们重点分析了 15 个相互关联度最高的聚类，并按引用频率进行了排序。图 7 描绘了这些群组中按时间顺序排列的共同引用趋势。

在将生物炭应用于电化学储能装置领域，研究主要集中在生物炭的来源、制备过程以及与其他材料的结合，以创造电极材料。废弃物和污染物质是生物炭生产的常用原料，其中超级电容器是研究最多的储能装置。此外，生物炭材料的效益计算和风险评估在第3、第 7 和第 9 聚类中也受到关注。

文章的关键词分析对理解其核心主题至关重要，它利用Citespace 等工具提取关键词并绘制其频率分布图。在 "用于电化学储能装置的生物炭 "一文中，上图描述了从2014年到2024年的关键词共现网络，其中包括367个节点和821个连接。网络中代表关键词的节点根据其出现频率的不同而大小各异，并呈现出从冷色调到暖色调的颜色过渡，反映了关键词显著性随时间的演变。

生物炭"和 "生物质 "分别出现 138 次和 125 次，共计 263 次。与电化学储能相关的四个关键术语是 "储能"、"电容式去离子"、"超级电容器 "和 "电容"，合计出现频率为 180 次。此外，与电极相关的术语也是本研究的核心。活性炭"（0.17）、"生物炭"（0.17）、"电极"（0.15）、"能源"（0.12）、"石墨烯"（0.09）和 "复合材料"（0.09）等关键词显示出较高的中位中心性，表明它们在映射结构中占据重要位置。用于电化学储能装置的生物炭的主要研究重点是电极的制造和电化学性能的提高。以生物炭为基础的电极材料，无论是单独使用还是与其他材料结合使用，在电容式去离子、离子电池和超级电容器等设备中都表现出良好的电化学特性。研究热点包括生产生物炭的原料和方法、制造生物炭复合材料的方法、改性和活化电极材料的方法、提高生物炭作为电极材料的电化学性能和经济效益的方法，以及在电化学储能装置中使用生物炭通过电吸附去除污染物的方法。

关键词爆发分析为了解生物炭作为电极材料领域不断演变的研究趋势和热点提供了宝贵的见解。表中的"强度 "值表示关键词出现的强度，而 "年份"、"开始 "和 "结束 "则强调了每个关键词突出的时间线，如图中红线所示。

关键词的共引可以揭示当前生物炭用于电能储存装置领域研究热点之间的联系。同时，关键词的突发性可以突出这些热点受到重大关注的主要年份，使我们能够确定该领域当前的主要研究方向，并分析这些热点研究领域未来的潜在发展。

通过对关键词共现及关键词爆发的分析，作者鼓励研究人员关注与原材料和改性复合材料相关的术语，如"改性生物炭"、"稻草"、"稻壳 "和 "复合材料"，以促进未来生物炭电极材料的创新。此外，还应强调与新型电化学储能装置的使用相关的术语，包括 "超级电容器"、"电容式去离子"、"脱盐 "和 "电吸附"。此外，电化学储能装置目前采用的评估标准，如 "比电容"、"功率密度"、"孔隙率 "和 "生命周期评估"，对于量化其经济和环境效益至关重要。

4、总结与展望：

本文利用Citespace对Web of Science数据库中的文献进行分析，在生物炭用于电化学储能设备领域针对研究现状、研究热点及主要关键词进行了分析。并基于这些分析对生物炭用于电化学储能设备领域的未来研究方向进行了展望：1)生物炭原料和制备工艺突破；2)生物炭电化学储能的工业应用；3)生物炭电极的可重复使用性、稳定性探索；4)将废物转化为有价值资源的概念在生物炭研究中的进一步深化。

5、文献链接：

https://doi.org/10.1016/j.desal.2024.117597

另：封面图