https://frosthead.com

Cigaretskod kan hjælpe med at tænke fremtidige enheder

Ifølge Verdenssundhedsorganisationen er mere end en milliard rygere overalt i verden ikke tobaksbrug et sundhedsmæssigt problem, men også et stort miljøproblem. Billioner af cigaretskodder om året smides ud, ofte på jorden, hvor de forårsager brande, indtages af dyr og udvask kemikalier i jorden og vandet.

En gruppe sydkoreanske forskere ved Environmental Material & Process Lab ved Seoul National University har fundet en måde at omdanne cigaretskod fra skadeligt affald til en velsignelse for initiativer med grøn energi.

I en nylig artikel i tidsskriftet Nanotechnology demonstrerede forskerne en et-trins proces til at forvandle brugte cigaretfiltre (hovedkomponenten i rum) til et materiale, der kan bruges til at opbevare energi i superkapacitorer - komponenter, der kan bruges sammen med batterier i det elektriske net, forbrugerelektronik og elektriske køretøjer.

Superkondensatorer er fremragende med at levere et hurtigt effektforstærkning efter behov (sige, når du rammer gaspedalen i en elbil, eller i løbet af spidsbelastningstider i et elektrisk net), idet det tager stress fra batteriet, hvilket er bedre til at levere en konstant strøm.

Cigaretskodder til superkapacatormateriale.jpg Det nitrogen-doterede (N-dopede) meso- / mikroporøse hybridkulstofmateriale (NCF), oprettet af brugte cigaretfiltre, har et stort overfladeareal, hvilket gør det ideelt til energilagring i superkapacitorer. (Nanoteknologi)

I henhold til papiret, når de udsættes for kemisk nedbrydning i en teknik kaldet pyrolyse, omdannes celluloseacetatfibrene i filtrene til et carbonmateriale med porer i forskellige størrelser og et stort overfladeareal. Dette gør materialet ideelt til energilagring i superkapsler, fordi ionerne har brug for en fysisk overflade til at klæbe fast. Ifølge forfatterne overgår det rumpebaserede materiale de stoffer, der i øjeblikket bruges i superkapsler, som kulstof, grafen og kulstofananorør.

Minzae Lee, en af ​​papirets forfattere, siger, at fordi den sydkoreanske regering overvejer at hæve tobaksafgifter, var cigaretter på mange folks sind. Men han siger, at det var Gil-Pyo Kim, en af ​​hans medforfattere, der først kom med denne idé.

”Der er allerede forsket på [viser], at kulstofmateriale kan syntetiseres ved pyrolyse af plastmateriale, ” skriver Lee. ”Så vi forventede, at omdannelsen af ​​cigaretskodder til et energilagemateriale muligvis ville være en løsning på to menneskelige udfordrende spørgsmål, miljø- og energiproblemer.”

Processen med at omdanne brugte rum til superledermateriale kræver dog en vis mængde energi. Lee siger, at filtermaterialets temperatur skal øges 5 grader pr. Minut i et iltfrit miljø, indtil en maksimal temperatur på 900 grader Celsius er nået. Derefter holdes materialet ved denne temperatur i to timer. Denne proces ligner, hvordan træ laves til trækul.

Når forskerne var oprettet, belagte en elektrode med deres materiale snarere end det aktiverede kul, der blev brugt i traditionelle superkapacitorer, og testet dens evne til at oplade og udlade ved at absorbere og frigive elektrolytioner.

Ifølge papiret var det materiale, der stammede fra brugte filtre, i stand til at oplade og aflade hurtigere, samt holde mere elektrisk ladning end traditionelle materialer. Materialet var i stand til at opretholde denne ydelse gennem 6.000 opladnings- og afladningscyklusser under test.

Elon Musk, grundlægger af Tesla Motors, sagde i 2011, at et gennembrud af superkondensator vil være vigtigt for fremtiden for elektriske køretøjer. Men forvent ikke, at fremtidige plug-in-biler helt vil give afkald på batterier. Det er superkapacitorns evne til meget hurtigt at absorbere enorme mængder strøm, når et køretøj bremser, hvilket gør dem til god pasform til EVs. De traditionelle batterier optog derefter langsomt den elektricitet tilbage i deres celler, hvor den kunne bruges til at udvide køretøjets rækkevidde. Det er usandsynligt, at superkondensatorer snart vil nærme sig kemikaliebaserede batteriers opbevaringsevne.

”Superkapacitorer bruges i applikationer, der kræver hurtig opladning / afladning, mens batterier bruges til de større mængder energi, ” skriver Lee. ”Superkapacitorer skal indlæses i elektroniske enheder samtidig med brug af batterier.”

Da denne metode til forbedring af superkapsler er stadig i testfasen, er det uklart, når holdets genbrugte cigaretmateriale finder vej ind i køretøjer eller andre enheder. Men det er tydeligt, at når tiden er inde til at øge produktionen, vil der ikke være nogen mangel på cigaretskodder til rådighed til at opbygge milliarder af superkapacitorer.

Cigaretskod kan hjælpe med at tænke fremtidige enheder