دستاورد محققان چینی: تبدیل ته سیگار به منبعی کارآمد برای ذخیره‌سازی انرژی

ته سیگارها یکی از بزرگ‌ترین معضلات زیست‌محیطی جهان هستند که تجزیه آنها سال‌ها طول می‌کشد و فلزات سنگین را وارد خاک می‌کنند. اما اکنون مهندسان دانشگاه هنان چین راهی پیدا کرده‌اند تا این تهدید سمی را به یک فرصت طلایی تبدیل کنند. پژوهشگران موفق شدند فیلترهای دورریخته‌شده سیگار را به الکترودهای کربنی متخلخل پیشرفته تبدیل کنند که در ساخت ابرخازن‌ها کاربرد دارند. این قطعات جدید عملکردی عالی در ذخیره‌سازی انرژی دارند و دوام آنها بسیار فراتر از باتری‌های معمولی است.

به گزارش Interesting Engineering، محققان چینی از فرایندی به نام «کربنیزاسیون هیدروترمال» استفاده کردند تا فیلترهای سیگار را به قطعات پیشرفته انرژی تبدیل کنند. آنها با حرارت‌دادن این زباله‌ها تا دمای ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد و استفاده از یک عامل شیمیایی، کره‌های متراکم کربن را مانند پاپ‌کورن باز کردند. این کار باعث ایجاد ساختاری میکروسکوپی و سه‌بعدی شبیه به لانه زنبور شد که مساحت سطحی بسیار زیادی دارد. این سطح وسیع به یون‌ها امکان می‌دهد تا با سرعت بالایی وارد و خارج شوند که برای ذخیره‌سازی سریع انرژی مهم است.

استفاده از ته سیگار برای ساخت باتری و ذخیره‌سازی انرژی

نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد که این ماده جدید پایداری استثنایی دارد. برخلاف باتری‌های گوشی هوشمند که معمولاً پس از یک یا دو سال ضعیف می‌شوند، الکترودهای ساخته‌شده از ته سیگار حتی پس از ۱۰ هزار بار شارژ و دشارژ، همچنان بیش از ۹۵ درصد از ظرفیت اولیه خود را حفظ می‌کنند. این ویژگی آنها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای کارهایی که نیاز به سرعت بالا و عمر طولانی دارند، مانند تثبیت شبکه‌های برق، تقویت سیستم ترمز خودروهای الکتریکی و تأمین انرژی گجت‌های پوشیدنی تبدیل می‌کند.

این دستاورد یک تیر و دو نشان است؛ هم آلودگی را پاک می‌کند و هم انرژی پاک تولید می‌کند. ته سیگارها منبعی ارزان و در دسترس هستند که اگر بازیافت نشوند، مواد سمی به محیط نشت می‌دهند. با تبدیل آنها به نانوحفره‌‌های غنی‌شده با نیتروژن و اکسیژن، مهندسان توانسته‌اند الکترودهایی بسازند که عملکردشان با نمونه‌های گران‌قیمت تجاری قابل مقایسه است یا حتی از آنها پیشی می‌گیرد.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Energy & Environment Nexus منتشر شده است.