یک تیم تحقیقاتی چینی موفق شده است ته سیگار را به ماده ای با کارایی بالا برای ذخیره انرژی تبدیل کند.

به گزارش ایسنا، ته سیگارها یک مشکل بزرگ زیست محیطی هستند، اما محققان چینی اکنون در حال تبدیل این زباله ها به اجزای با کارایی بالا برای ذخیره انرژی پایدار هستند.

این زباله ها که عمدتاً از سلولز استات (نوعی پلاستیک) تشکیل شده اند، سال ها طول می کشد تا تجزیه شوند و فلزات سنگین را به خاک نشت می دهند. با این حال، دقیقاً همین ساختار پلیمری است که آنها را به معدنی از طلا برای مهندسان تبدیل می کند.

اکنون تیمی از دانشگاه هنان(Henan) در چین راهی برای استفاده از ته سیگار در طراحی ابرخازن ها پیدا کرده است. در واقع این زباله های خطرناک به الکترودهای کربنی نانومتخلخل پیشرفته تبدیل شدند.

محققان در بیانیه مطبوعاتی خود خاطرنشان کردند: دستگاه های حاصل، چگالی انرژی و توان بالایی را در کنار پایداری طولانی مدت استثنایی نشان می دهند که ترکیبی نادر از اصلاح محیط زیست و ارزش فناوری را برجسته می کند.

محققان ته سیگارهای دور ریخته شده که عمدتاً از سلولز و سلولز استات ساخته شده اند را به عنوان یک پیش ساز زیست توده ایده آل و کم هزینه شناسایی کرده اند.

این زباله های خطرناک پس از پردازش به کربن های متخلخل پیشرفته تبدیل می شوند که سطح بالایی را که برای ذخیره سازی انرژی برتر لازم است، فراهم می کنند.

این تیم به رهبری لیچانگ کائو(Leichang Cao)، از فرآیندی به نام کربنیزاسیون هیدروترمال برای تبدیل زباله های سمی به اجزای انرژی با فناوری پیشرفته استفاده کرد.

دانشمندان با گرم کردن زباله ها تا دمای 700 درجه سانتیگراد با یک ماده شیمیایی، کُره های کربنی متراکم را مانند ذرت بو داده باز کردند. این کار یک ساختار لانه زنبوری میکروسکوپی و سه بعدی با مساحت سطحی عظیم ایجاد کرد.

این معماری منحصر به فرد، با همراهی نیتروژن و اکسیژن برای بهبود رسانایی، این ماده را قادر کرد تا به ظرفیت خازنی ویژه بالایی دست یابد.

این ماده همچنین فوق العاده مقاوم است و حتی پس از 10 هزار بار شارژ و تخلیه شارژ، همچنان بیش از 95 درصد از ظرفیت اولیه خود را حفظ می کند. برخلاف باتری گوشی های هوشمند که پس از یک یا دو سال فرسوده می شود، این ماده برای دوام بیشتر ساخته شده است.

در این بیانیه مطبوعاتی توضیح داده شده است: آزمایش های الکتروشیمیایی مربوطه در یک سیستم سه الکترودی نشان داد که CNPB-700-4 بالاترین ظرفیت خازنی ویژه را با نرخ عالی و مقاومت داخلی پایین، با حفظ ظرفیت خازنی 95.44 درصد پس از 10 هزار چرخه شارژ ارائه می دهد.

در نهایت، این روش ثابت می کند که کنترل دقیق شیمیایی می تواند الکترودهای پایداری را تولید کند که با جایگزین های تجاری گران قیمت رقابت می کنند یا از آنها بهتر عمل می کنند.

با افزایش تقاضای جهانی برای انرژی پایدار، باتری های لیتیوم-یونی استاندارد توسط ابرخازن ها به چالش کشیده می شوند.

گفته می شود که این باتری جدید از طریق ذخیره بار الکترواستاتیکی، شارژ سریع تر و طول عمر بیشتری را ارائه می دهد. راز موفقیت آن نیز در ماده الکترود نهفته است؛ به طور خاص، مساحت سطح و رسانایی آن مد نظر است.

از آنجا که کربن جدید مشتق شده از ته سیگار دارای چنین مساحت سطح عظیمی است، به یون ها اجازه می دهد تا با سرعت برق آسا وارد و خارج شوند.

این پژوهش ثابت می کند که ته سیگارها که زمانی فقط یک ماده سمی زیست محیطی بودند، می توانند به عنوان یک منبع با ارزش بالا برای آینده در نظر گرفته شوند.

این ابرخازن های بازیافتی برای کارهای پرسرعت مانند تثبیت شبکه های برق، افزایش عملکرد ترمز خودروهای برقی و تأمین انرژی گجت های قابل حمل عالی هستند.

این مطالعه در مجله Energy & Environment Nexus منتشر شده است.