Maailma Terviseorganisatsiooni andmetel on enam kui miljard suitsetajat kogu maailmas, tubaka tarbimine pole mitte ainult terviseprobleem, vaid ka suur keskkonnaprobleem. Aastas visatakse triljoneid sigarette, sageli maapinnale, kus need põhjustavad tulekahjusid, loomi alla neelata ning kemikaalid leotada maasse ja vette.
Rühm Lõuna-Korea teadlasi Seouli riikliku ülikooli keskkonnamaterjalide ja -protsesside laboris on leidnud viisi, kuidas muuta sigaretid ohtlikest jäätmetest rohelise energia algatuste õnnistuseks.
Ajakirjas Nanotechnology avaldatud hiljutises artiklis demonstreerisid teadlased üheastmelist protsessi kasutatud sigaretifiltrite (pepu põhikomponent) muutmiseks materjaliks, mida saab kasutada energia salvestamiseks superkondensaatorites - komponentideks, mida saab kasutada koos akudega elektrivõrk, tarbeelektroonika ja elektrisõidukid.
Superkondensaatorid pakuvad suurepäraseid jõupingutusi, kui vaja (nt kui lööte gaasipedaali elektriautos või tipptundidel elektrivõrku), kui aku eemaldab stressi, mis on parem pideva vooluhulga tagamiseks.
Lämmastikuga legeeritud (N-legeeritud) meso- / mikropoorne hübriidsüsinikmaterjal (NCF), mis on loodud kasutatud sigaretifiltrite järgi, on suure pindalaga, mis teeb selle ideaalseks energia salvestamiseks superkondensaatorites. (Nanotehnoloogia) Paberi andmetel muutuvad filtrites olevad tselluloosatsetaatkiud keemilisel lagunemisel pürolüüsilisel meetodil muutuva suurusega pooride ja suure pindalaga süsinikmaterjaliks. See muudab materjali ideaalseks energia salvestamiseks superkondensaatorites, kuna ioonid vajavad klammerdumiseks füüsilist pinda. Autorite sõnul ületab tagumikupõhine materjal praegu superkondensaatorites kasutatavaid aineid, nagu süsinik, grafeen ja süsiniknanotorud.
Minzae Lee, üks paberi autoritest, ütleb, et kuna Lõuna-Korea valitsus kaalub tubakamaksude tõstmist, olid sigaretid paljude inimeste meelt. Kuid tema sõnul tuli selle idee esmakordselt välja ühe tema kaasautori Gil-Pyo Kim poolt.
“Juba on tehtud arvukalt uuringuid, mis näitavad, et süsiniku materjali saab sünteesida plastmaterjali pürolüüsiga, ” kirjutab Lee. "Nii me eeldasime, et sigarettide muutmine energiasalvestusmaterjaliks võib olla lahendus kahele inimesele keerulisele probleemile - keskkonna- ja energiaprobleemidele."
Kasutatud tuharade ülijuhtivaks materjaliks muutmine nõuab siiski üsna palju energiat. Lee sõnul tuleb filtrimaterjali temperatuuri hapnikuvabas keskkonnas tõsta 5 kraadi minutis, kuni saavutatakse maksimaalne temperatuur 900 kraadi Celsiuse järgi. Seejärel hoitakse materjali sellel temperatuuril kaks tundi. See protsess sarnaneb sellega, kuidas puust tehakse süsi.
Pärast loomist katsid teadlased elektroodi oma materjaliga, mitte aktiivsöega, mida kasutatakse traditsioonilistes superkondensaatorites, ning testis selle laadimis- ja tühjenemisvõimet, absorbeerides ja vabastades elektrolüütide ioone.
Paberi andmetel suutis kasutatud filtritest saadud materjal kiiremini laadida ja tühjeneda ning hoida rohkem elektrilaengu kui traditsioonilised materjalid. Materjal suutis katsetamise ajal säilitada selle jõudluse 6000 laadimis- ja tühjendustsükli jooksul.
Tesla Motorsi asutaja Elon Musk väitis 2011. aastal, et superkondensaatori läbimurre on elektrisõidukite tuleviku jaoks oluline. Kuid ärge oodake, et tulevased pistikprogrammiga autod akudest täielikult loobuksid. Superkondensaatorite võime absorbeerida sõidukil pidurdades tohutul hulgal energiat väga kiiresti, mis muudab need EVde jaoks sobivaks. Seejärel absorbeeriksid traditsioonilised akud selle elektri aeglaselt oma rakkudesse, kus seda saaks kasutada sõiduki tööulatuse laiendamiseks. On ebatõenäoline, et superkondensaatorid lähenevad peagi kemikaalipõhiste akude salvestusvõimalustele.
"Superkondensaatoreid kasutatakse rakendustes, mis vajavad kiiret laadimist / tühjendamist, samas kui akusid kasutatakse suurema energiakoguse jaoks, " kirjutab Lee. "Superkondensaatoreid tuleks laadida elektroonikaseadmetesse samaaegselt akude kasutamisega."
Kuna see superkondensaatorite parendamise meetod on alles katsetamisjärgus, pole selge, millal meeskonna ringlussevõetud sigareti materjal sõidukitesse või muudesse seadmetesse jõuab. Kuid on selge, et kui saabub aeg tootmise hoogustamiseks, ei puudu miljardite superkondensaatorite ehitamiseks sigaretiotstest.
