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
Как на ладони: Обнаружен морской гигант, который виден из космоса
Мегакоралл у Соломоновых островов оказался самым крупным животным Земли....
Спасти планету сможет… африканский червь
В Кении найдено насекомое с удивительными способностями....
Забудьте всё, что вы знали о Луне
Новая теория предлагает в корне иное происхождение ночного светила....
Ляп на ляпе — так профессиональные историки оценили «Гладиатора 2»
Режиссер пришел в бешенство, когда фильм назвали исторически неточным....
Главная тайна Седьмой планеты разгадана через 38 лет
Уран оказался не таким уж странным, как думали ученые....
80 000 лет жизни: какие тайны скрывает самое древнее и большое существо на планете?
Залог невероятного долголетия и удивительного выживания обнаружили учёные....
Раскрыт секрет идеального женского тела?
Оказывается, дело вовсе не в соотношении талии и бедер....
Янтарь из недр Антарктиды раскрыл тайны тропических лесов
Застывшая смола возрастом 90 млн лет как часть исчезнувшей экосистемы....
Саблезубый котёнок томился во льдах Якутии 35 тысяч лет
Благодаря находке стало известно, что сородичи пушистика обитали в столь холодных местах....
Ученые рассказали о жутких последствиях сна
Что происходит, когда снится собственная смерть?...
Носи умные очки или увольняйся!
Amazon планирует заставить всех курьеров носить этот электронный прибор....
Ученая вылечила свой рак вирусами собственного производства
Если человек хочет жить — медицина бессильна....
Разгадано учеными: почему города разрушают сердце и разум
Причины, которые нашли исследователи, вас удивят....
«Орешник», «Бук» и «Тополь»: искусный нейминг от российских военных конструкторов
Наука как сбить Запад с толку....
Турбулентность отменяется! А пилоты-люди вообще будут не нужны
Искусственный интеллект может в корне изменить авиацию....
Надеялись на Беса: древние египтянки при беременности хлебали галлюциногенные смеси
Думали, что божок с двусмысленным для нас именем убережёт....