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.
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.
- Дмитрий Ладыгин
- freepik.com; pubs.acs.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
«Титаник» разваливается прямо на глазах
Кто же ускоряет гибель легендарного корабля: люди или природа?...
Starliner Boeing снова в новостях: теперь там что-то жутко стучит и лязгает
NASA придумывает объяснения, а бывший командир МКС говорит, что это не к добру....
Ужас разгадки парадокса Ферми: А где все?!
Почему мы до сих пор не слышим голоса инопланетян?...
Космический корабль BepiColombo невероятно близко подлетел к Меркурию
Свежие снимки рябой планеты удалось сделать благодаря возникшим в полёте неполадкам....
Оказывается, ковыряние в носу очень опасно для здоровья
Ученые сами были в шоке, когда поняли это....
Прорыв или кошмар? Искусственный интеллект стал изменять собственный код
Ученые говорят: ничего страшного. Но так ли это на самом деле?...
Космос вскоре сильно подешевеет
Разительные перемены должны произойти в ближайшие несколько лет....
Азиаты оккупируют Британию: сначала мигранты, теперь желтоногие шершни
Экологи бьют тревогу и массово рассылают методички населению....
Пандемия может повториться: эксперты бьют тревогу
По словам ученых, на зверофермах Китая творятся ужасные вещи....
Новый метод поможет раскрыть секс-преступления во много раз быстрее
Открытие ускорит проверку улик....
Электронный ад на почте
Как бухгалтерская программа разрушила тысячи жизней....
Лишь сегодня стало известно как именно ковка улучшает металл
Учёные пролили свет на универсальные механизмы деформационного упрочнения....
Роботы и 3D-печать сделали бетон прочнее благодаря особой структуре
Имитируя природу, бетон можно уложить так, чтобы повысить прочность на 63%....
Пилотом США может оказаться любой дурак или террорист. Электроника не против
Используя баги, управлять самолетом может кто угодно....
Крупные динозавры предпочитали Южный полюс
Как они выживали в морозы?...
Все мы точно это ели: обычный пищевой краситель делает кожу прозрачной для лазера
Намазанные красителем мыши явили учёным свои внутренние органы....