Сажа от куриного жира стала простым и дешёвым аналогом графена

Глобальные устремления к более устойчивой, «зелёной» энергетике привели к увеличению запасов электроэнергии и спросу на устройства для её накопления. К сожалению, некоторые материалы для этих устройств могут быть дорогими и представлять угрозу для окружающей среды. Однако, производство альтернатив из отходов могло бы решить эти проблемы.


По данным Международного энергетического агентства, в 2023 году мировые мощности по использованию возобновляемых источников энергии увеличились почти на 50% по сравнению с предыдущим годом. Но эту избыточную энергию нужно где-то хранить. Например, ясная погода в Калифорнии привела в итоге к снижению цен на электричество из-за избытка солнечных панелей на крышах.

Недавние опыты по созданию эффективных устройств для хранения электроэнергии показали преимущества углеродных материалов, таких как графен. Среди преимуществ графена — изобилие исходного сырья (углерода) в природе и удобная транспортировка заряженных элементов. Но производство графена обходится дорого, приводит к загрязнению окружающей среды и выбросам парниковых газов.

В поисках альтернативного источника углерода группа исследователей из Йоннамского университета, Корея, устремились разработать простой и экономичный метод преобразования отходов куриного жира в электропроводящие наноструктуры для суперконденсаторов.

Исследователи сообщили в рецензируемом научном журнале ACS Applied Materials & Interfaces о методе преобразования куриного жира в электроды на углеродной основе для суперконденсаторов, которые накапливают энергию и питают светодиоды.

Суперконденсатор (ионистор, ультраконденсатор, двухслойный электрохимический конденсатор) — это электрохимическое устройство, конденсатор с органическим или неорганическим электролитом, «обкладками» в котором служит двойной электрический слой на границе раздела электрода и электролита.



Исследователи использовали газовую горелку для вытапливания жира из курицы и сжигали растопленное масло через фитиль, аналогично использованию жиров в масляной лампе. Затем учёные собрали сажу со дна колбы, подвешенной перед тем над пламенем.

Электронная микроскопия показала, что сажа содержала наноструктуры на основе углерода, которые представляли собой однородные сферические решётки из концентрических графитовых колец, похожие на поперечные срезы репчатого лука. Затем исследователи улучшили электрические характеристики углеродных наночастиц, замочив их в растворе тиомочевины.

Тиомочевина — это диамид тиоугольной кислоты, тиокарбамид. Вещество умеренно растворимо в воде, метаноле и так далее. Тиомочевину применяют в органическом синтезе, для получения лекарств.

Углеродные наночастицы из куриного жира использовали как материал для отрицательных электродов в суперконденсаторе. Эксперименты подтвердили хорошую ёмкость и долговечность образца, а также высокую плотность энергии и мощности. Эти же свойства затем удалось улучшить, когда из углеродных наночастиц, обработанных тиомочевиной, изготовили электроды.

Затем исследователи опытным путём убедились, что новый суперконденсатор можно заряжать и запитывать от него красные, зелёные и синие светодиоды.

Так результаты исследования подтвердили потенциальную пользу отходов общепита в качестве источника углерода при создании более экологичных накопителей энергии.