أدى التحرك العالمي نحو طاقة خضراء أكثر استدامة إلى زيادة احتياطيات الطاقة والطلب على أجهزة تخزين الطاقة، ولسوء الحظ، فإن بعض المواد المستخدمة في هذه الأجهزة يمكن أن تكون باهظة الثمن وتسبب مشاكل بيئية.
إنتاج أجهزة بديلة لتخزين الطاقة من الأشياء التي يتم التخلص منها عادة يمكن أن يساعد في حل هذه التحديات.
أعلن الباحثون في شركة ACS Applied Materials & Interfaces عن طريقة لتحويل دهون الدجاج إلى أقطاب كهربائية قائمة على الكربون للمكثفات الفائقة التي تخزن الطاقة ومصابيح LED الكهربائية.
وفي عام 2023، شهدت قدرة الطاقة المتجددة العالمية زيادة غير مسبوقة بنسبة 50% تقريبًا مقارنة بالعام السابق، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية.
لكن تلك الطاقة الفائضة يجب تخزينها في مكان ما حتى يستفيد العالم من إنتاجها لاحقا، على سبيل المثال، أدت الأيام المشمسة في كاليفورنيا مؤخرًا إلى ارتفاع أسعار الطاقة السلبية بسبب زيادة العرض من الألواح الشمسية الموجودة على الأسطح.
طريقة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة
استفادت الجهود الأخيرة لتصميم أجهزة تخزين عالية الأداء من مواد الكربون، مثل الجرافين، بسبب كفاءة نقل الشحنة ووفرة الطبيعة، ولكن تصنيعها مكلف ويولد التلوث والغازات الدفيئة .
بحثًا عن مادة بديلة لمصدر الكربون، أراد موهان ريدي بالافولو، وجاي هاك جونج، وسانج وو جو، وزملاؤه تطوير طريقة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة لتحويل دهون الدجاج المهدرة إلى هياكل نانوية موصلة للكهرباء لأجهزة تخزين الطاقة ذات المكثفات الفائقة .
استخدم الباحثون في البداية مسدس لهب الغاز لاستخلاص الدهن من الدجاج وحرق الزيت المذاب باستخدام طريقة فتيل اللهب، مثلما يستخدم المرء مصباح الزيت، ثم قاموا بجمع السخام في قاع القارورة المعلقة فوق اللهب.
أظهر الفحص المجهري الإلكتروني، أن السخام يحتوي على هياكل نانوية كربونية كانت عبارة عن شبكات كروية موحدة من حلقات الجرافيت متحدة المركز، مثل طبقات البصل، اختبر الباحثون طريقة لتعزيز الخصائص الكهربائية لجسيمات الكربون النانوية عن طريق نقعها في محلول الثيوريا.
عند تجميعها في القطب السالب لمكثف فائق غير متماثل، أظهرت جسيمات الكربون النانوية المصنوعة من دهون الدجاج سعة ومتانة جيدة، فضلاً عن طاقة عالية وكثافة طاقة.
وكما كان متوقعًا، تم تحسين هذه الخصائص بشكل أكبر عندما تم تصنيع الأقطاب الكهربائية من جسيمات الكربون النانوية المعالجة بالثيوريا.
بعد ذلك، أثبت الباحثون، أن المكثف الفائق الجديد يمكنه تنفيذ تطبيقات في الوقت الفعلي، مثل شحن وتوصيل اثنين منهم لإضاءة مصابيح LED باللون الأحمر والأخضر والأزرق.
وتسلط النتائج الضوء على المزايا المحتملة لاستخدام مخلفات الطعام مثل دهن الدجاج كمصدر للكربون في البحث عن طاقة خضراء أكثر مراعاة للبيئة .