Acest material poate fi utilizat pentru stabilizarea rețelelor electrice. De asemenea, poate fi util pentru producerea bateriilor pentru telefoane mobile și pentru îmbunătățirea sistemelor de frânare regenerativă în vehiculele electrice.
Cuprins
China a atras atenția comunității științifice asupra unuia dintre cele mai poluante tipuri de deșeuri, demonstrând că mucurile de țigară pot fi transformate în materiale pentru stocarea energiei . Studiul, publicat în revista Energy & Environment Nexus , deschide noi posibilități pentru reutilizarea deșeurilor menajere în aplicații de înaltă tehnologie.
Cercetarea se bazează pe o problemă ecologică bine documentată: mucurile de țigară sunt compuse în principal din acetat de celuloză, un polimer plastic care se descompune în ani de zile și eliberează metale grele în mediu. În loc să considere acest lucru ca un obstacol, echipa de cercetători a văzut în această structură o oportunitate științifică pentru dezvoltarea de noi electrozi.
Cercetarea a fost condusă de Leichang Cao, un cercetător de la Universitatea Henan, care a dezvoltat un proces care permite transformarea acestor deșeuri periculoase în materiale carbonice nanoporoase ierarhice. Lucrarea demonstrează că un material accesibil și ieftin poate deveni un component cheie pentru dispozitivele energetice de nouă generație.
Proces chimic de înaltă precizie
Tehnologia utilizată combină carbonizarea hidrotermală cu o tratare termică ulterioară la temperatură ridicată . Mucurile sunt expuse la o temperatură de aproximativ 700 de grade Celsius împreună cu o substanță chimică care acționează ca agent de decapare, ceea ce duce la deschiderea structurilor dense de carbon și la formarea unei rețele tridimensionale microscopice.
Rezultatul este o structură alveolară cu o suprafață internă extrem de mare, ceea ce este un factor decisiv pentru performanța supercondensatorului . Această structură este îmbunătățită suplimentar prin legarea controlată cu azot și oxigen , ceea ce crește conductivitatea electrică și optimizează proprietățile electrochimice ale materialului.
Testele efectuate au arătat că electrodul, denumit CNPB-700-4, a atins o capacitate specifică de 344,91 F·g⁻¹ la 1 A·g⁻¹, precum și o rezistență internă redusă . Aceste valori plasează materialul la un nivel comparabil și chiar superior indicatorilor unor soluții comerciale mult mai scumpe.
Aplicații în domeniul durabilității și economisirii energiei.
Unul dintre cele mai importante aspecte ale cercetării este stabilitatea sa pe termen lung. După 10 000 de cicluri de încărcare și descărcare, materialul a păstrat peste 95% din capacitatea inițială, ceea ce depășește cu mult indicatorii bateriilor litiu-ion obișnuite, care se degradează semnificativ în urma utilizării îndelungate.
Această descoperire confirmă potențialul supercondensatoarelor — dispozitive care acumulează energie cu ajutorul sarcinilor electrostatic și sunt cunoscute pentru încărcarea rapidă și durata lungă de viață. Potrivit cercetătorilor, carbonul obținut din mucuri de țigară poate fi utilizat pentru stabilizarea rețelelor electrice, alimentarea frânării regenerative în mașinile electrice și alimentarea cu energie a dispozitivelor portabile.
