Maailman terveysjärjestön mukaan tupakoitsijoilla on yli miljardi maailmanlaajuisesti, tupakan käyttö ei ole vain terveysongelma, vaan myös merkittävä ympäristöongelma. Miljoonia savukkeita vuodessa heitetään, usein maahan, jos ne aiheuttavat tulipaloja, eläimet nauttivat ne ja uuttavat kemikaaleja maahan ja veteen.
Ryhmä eteläkorealaisia tutkijoita Soulin kansallisen yliopiston ympäristömateriaalien ja prosessien laboratoriosta on löytänyt tavan muuttaa savukkeiden peitot haitallisista jätteistä vihreää energiaa koskeviin aloitteisiin.
Äskettäisessä Nanotechnology -lehdessä tutkijat osoittivat yksivaiheisen prosessin käytetyn savukkeensuodattimen (buttien pääkomponentin) muuttamiseksi materiaaliksi, jota voidaan käyttää energian varastointiin superkondensaattoreissa - komponenteissa, joita voidaan käyttää paristojen rinnalla sähköverkko, kulutuselektroniikka ja sähköajoneuvot.
Superkondensaattorit antavat erinomaisen mahdollisuuden antaa nopeaa virrankorotusta tarvittaessa (esimerkiksi kun osut kaasupolkimeen sähköautossa tai ruuhka-aikoina sähköverkossa), kun stressi poistetaan akusta, mikä on parempi tuottaa vakiovirtaus.
Typen avulla seostetulla (N-seostetulla) meso- / mikrohuokoisella hybridihiilimateriaalilla (NCF), joka on luotu käytetyistä savukkeensuodattimista, on suuri pinta-ala, joten se sopii erinomaisesti energian varastointiin superkondensaattoreissa. (Nanoteknologia) Paperin mukaan, kun ne altistetaan kemialliselle hajoamiselle pyrolyysiksi kutsutulla tekniikalla, suodattimissa olevat selluloosa-asetaattikuidut muuttuvat hiilimateriaaliksi, jolla on erikokoiset huokoset ja suuri pinta-ala. Tämä tekee materiaalista ihanteellisen energian varastointiin superkondensaattoreissa, koska ionit tarvitsevat fyysisen pinnan tarttumiseen. Kirjailijoiden mukaan maalipohjainen materiaali on parempi kuin tällä hetkellä superkondensaattoreissa käytettävät aineet, kuten hiili, grafeeni ja hiilinanoputket.
Minzae Lee, yksi paperin kirjoittajista, sanoo, että koska Etelä-Korean hallitus harkitsee tupakkaverojen nostamista, savukkeet olivat monien ihmisten mielissä. Mutta hän sanoo, että juuri Gil-Pyo Kim, yksi hänen avustajistaan, keksi ensimmäisenä tämän ajatuksen.
"On jo olemassa lukuisia tutkimuksia [osoittaen], että hiilimateriaali voidaan syntetisoida muovimateriaalin pyrolyysillä", Lee kirjoittaa. "Joten odotimme, että savukkeiden tekeminen energian varastointimateriaaliksi saattaa olla ratkaisu kahteen ihmisen haastavaan aiheeseen, ympäristö- ja energiaongelmiin."
Käytettyjen buttien muuttaminen suprajohtajiksi vaatii kuitenkin kohtuullisen määrän energiaa. Lee sanoo, että suodatinmateriaalin lämpötilaa on nostettava 5 astetta minuutissa hapettomassa ympäristössä, kunnes maksimilämpötila saavutetaan 900 astetta. Sitten materiaalia pidetään tässä lämpötilassa kaksi tuntia. Tämä prosessi on samanlainen kuin miten puusta tehdään puuhiiltä.
Luottuaan tutkijat päällystivät elektrodin materiaalillaan eikä perinteisissä superkondensaattoreissa käytetyn aktiivihiilen kanssa, ja testasi kykyään varautua ja purkaa absorboimalla ja vapauttamalla elektrolyytti-ioneja.
Lehden mukaan käytetyistä suodattimista johdettu materiaali pystyi latautumaan ja purkautumaan nopeammin ja pitämään enemmän sähkövarausta kuin perinteiset materiaalit. Materiaali pystyi ylläpitämään tämän suorituskyvyn 6000 lataus- ja purkujaksolla testin aikana.
Tesla Motorsin perustaja Elon Musk totesi vuonna 2011, että superkondensaattorin läpimurto on tärkeä sähköajoneuvojen tulevaisuuden kannalta. Mutta älä odota, että tulevat laajennusautot luopuvat akkuista kokonaan. Se on superkondensaattorien kyky absorboida nopeasti nopeasti valtavia määriä voimaa ajoneuvon jarruttaessa, mikä tekee niistä sopivan EV: iin. Perinteiset akut absorboivat sitten sähkön hitaasti takaisin kennoihinsa, missä sitä voidaan käyttää ajoneuvon kantaman laajentamiseen. On epätodennäköistä, että superkondensaattorit lähestyvät kemiallisten paristojen varastointikykyä milloin tahansa pian.
"Superkondensaattoreita käytetään sovelluksissa, jotka vaativat nopeaa lataamista / purkamista, kun taas akkuja käytetään suurempaan määrään energiaa", Lee kirjoittaa. "Superkondensaattorit tulisi ladata elektronisiin laitteisiin samanaikaisesti paristojen käytön kanssa."
Koska tämä menetelmä superkondensaattorien parantamiseksi on edelleen testausvaiheessa, on epäselvää, milloin joukkueen kierrätetty savukemateriaali löytää tien ajoneuvoihin tai muihin laitteisiin. Mutta on selvää, että kun tulee aika lisätä tuotantoa, savukkeista ei voi puuttua miljardien superkondensaattoreiden rakentamiseksi.
