Суперконденсаторы на основе куриного жира могут стать хранилищем экологически чистой энергии будущего

Исследователи протестировали неожиданный новый способ переработки биоотходов.

Переход к возобновляемым источникам энергии крайне важен для общества , но это не так просто, как просто заменить ископаемое топливо солнечными батареями . Для обеспечения максимальной эффективности энергетическим инфраструктурам необходимы мощные батареи, способные надежно накапливать избыточную вырабатываемую энергию для последующего использования. В оборудовании для хранения энергии все чаще используются углеродные материалы из-за их природного обилия и эффективности, но производство графена — дорогостоящий и экологически опасный процесс. Однако углерод можно получать и из других источников — если у вас хватит на это смелости.

Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале ACS Applied Materials & Interfaces , инженеры-химики из Университета Йонгнам в Южной Корее задались вопросом, можно ли с пользой использовать огромные объемы биоотходов, образующихся на птицефермах . С помощью газового пистолета команда перетопила жир из сырой курицы в легковоспламеняющееся масло. Затем они прожгли жидкость фитилем, как в масляной лампе, и собрали образовавшуюся сажу со дна колбы, подвешенной над пламенем.

После сбора сажи исследователи изучили остаток под электронным микроскопом, который выявил углеродсодержащие наноструктуры (УНС), расположенные в виде « однородных сферических решеток из концентрических графитовых колец, подобных слоям луковицы ». Последующая обработка углерода химическим раствором тиомочевины улучшила его электрические свойства, подготовив его к стресс-тестам.

После сбора урожая и усиления наночастиц CNO из курицы исследователи собрали эти наночастицы в отрицательный электрод асимметричного суперконденсатора. Суперконденсаторы, часто служащие связующим звеном между электролитическими конденсаторами и перезаряжаемыми батареями, часто используются в поездах, лифтах, а также гибридных и электромобилях. Они особенно полезны для рекуперативного торможения — процесса, преобразующего кинетическую или потенциальную энергию в другую форму для последующего использования в качестве движущей силы.

Инженеры-химики успешно подключили пару суперконденсаторов из биоотходов для питания красных, зеленых и синих светодиодов. Согласно их исследованию, суперконденсаторы на основе куриного жира продемонстрировали впечатляющую долговечность, плотность энергии и мощности, а также емкость (способность накапливать электрический заряд). Подробные измерения показали высокую энергетическую эффективность — 32,8 Вт·ч/кг. Для сравнения, батареи электромобиля Tesla обеспечивают 254 Вт·ч/кг, а лучшие коммерчески доступные суперконденсаторы в среднем имеют показатель около 47 Вт·ч/кг. Кроме того, массив суперконденсаторов из куриного жира сохранил 97% емкости в течение 5000 циклов.

Исследователи считают, что представленная ими экспериментальная разработка подчеркивает огромный потенциал переработки часто выбрасываемых биоотходов в «еще более экологичные системы зеленой энергии», которые «могут открыть двери для производства недорогих, революционных в промышленном отношении устройств хранения энергии».

Фото: Сажу, образующуюся при сжигании топленого куриного жира, можно использовать для производства суперконденсаторов. Deposit Photos

Andrew Paul “Chicken fat supercapacitors could store green energy of the future”

Перевод статьи «Chicken fat supercapacitors could store green energy of the future» автора Andrew Paul, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык