ساخت ابرخازن های پایدار از فیلترهای سیگار
به گزارش بی بی سرور، باآنکه فیلترهای سیگار امکان دارد مواد دورریختنی به نظر برسند اما گروهی از محققان آمریکایی راهی را جهت استفاده سودمند از آنها یافته اند.
به گزارش بی بی سرور به نقل از ایسنا، محققان «دانشگاه تگزاس در ال پاسو»(UTEP) از راه یک فرایند پیرولیز تک مرحله ای و کم اثر، روشی را برای تبدیل ضایعات فیلتر سیگار به نانومواد کربنی عرضه کرده اند. هدف از این پژوهش، تبدیل ضایعات فیلتر سیگار به الکترودهایی برای ابرخازن هاست که انرژی را ذخیره می کنند، به سرعت شارژ یا دشارژ می شوند و گزینه خوبی برای سیستم های انرژی پاک هستند.
به نقل از آزو نانو، با افزایش سطح زباله های جهان، فیلترهای سیگار به یک آلاینده پایدار تبدیل گشته اند. آنها عموما از استات سلولز ساخته می شوند. استات سلولز یک پلیمر مصنوعی است که به آرامی تجزیه می شود و میکروپلاستیک ها و مواد سمی را به محیط زیست وارد می نماید. فیلترهای سیگار که معمولاً بعنوان زباله های غیر قابل بازیافت دور ریخته می شوند، حاوی مقدار زیادی کربن هستند که آنها را به منبع بالقوه ای از مواد سودمند تبدیل میکند.
تبدیل زیست توده و زباله های پلاستیکی به نانومواد مبتنی بر کربن در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته است چونکه این مواد مساحت بالا، رسانایی خوب و پایداری الکتروشیمیایی قوی را عرضه می دهند که خصوصیت های کلیدی برای ذخیره سازی انرژی هستند.
علیرغم این که فیلترهای سیگار به صورت گسترده در دسترس هستند، در این عرصه تا حد زیادی نادیده گرفته شده اند. بعضی از فیلترها حاوی دی اکسید تیتانیوم هستند که می تواند با افزایش خواص کاتالیزوری آنها، عملکرد مواد حاصل را بهبود ببخشد. استفاده مجدد از فیلترها در نانومواد، راهی را برای مدیریت پسماند و کمک به فناوری های تأمین کننده انرژی پاک عرضه می دهد.
محققان یک فرایند ساده را برای تبدیل کردن فیلترهای سیگار استفاده شده به نانومواد کربنی توسعه دادند. آنها فیلترهایی را از برندهای متعدد سیگار جمع آوری کردند و برای حذف بقایای تنباکو تمیز کردند و و سپس در دمای ۸۰۰ درجه سلسیوس در اتمسفر نیتروژن تحت پیرولیز قرار دادند. دما با سرعت ثابت ۱۰ درجه سلسیوس در دقیقه افزایش پیدا کرد. این امر ساختار پلیمر را تجزیه و ماده ای غنی از کربن تولید کرد.
بعد از پیرولیز، ماده برای حذف ناخالصی های فلزی در معرض اسید هیدروکلریک قرار گرفت، با آب دیونیزه تا رسیدن به پی اچ خنثی شسته شد و جهت بررسی غلظت، تحت امواج فراصوت قرار گرفت. سپس در دمای ۶۰ درجه سلسیوس در خلاء خشک شد. محصول نهائی حاوی تیتانیوم دی اکسید بود و گزینه مناسبی جهت استفاده بعنوان الکترود بدون اصلاح بیشتر به شمار می رفت.
محققان برای ساخت ابرخازن ها، نانومواد کربنی را با جمع کننده های جریان پوشاندند و الکترولیت های آبی متعدد مانند اسید سولفوریک و هیدروکسید پتاسیم را برای بهینه سازی عملکرد آزمایش کردند.
نانومواد کربنی تولیدشده در این پژوهش، خصوصیت های ساختاری و شیمیایی مناسبی را جهت استفاده در ابرخازن ها نشان دادند. طیف سنجی رامان و پراش پرتو ایکس، ساختار کربن گرافیتی با تیتانیوم دی اکسید جاسازی شده در آنرا تأیید کردند.
این ماده رفتار شبه خازنی واضحی را نشان داد که ناشی از گروههای اکسیژن روی سطح و محتوای تیتانیوم دی اکسید آن بود. این نانومواد کربنی نسبت به چندین ماده به دست آمده از زیست توده که پیش تر مطالعه شده بودند، عملکرد بهتری داشتند و این امر پتانسیل آنها را بعنوان یک گزینه پایدار برای الکترودهای ابرخازن با کارآیی بالا تأیید می کند.
این پژوهش در مجله «Battery Energy» به چاپ رسید.
منبع: bbserver.ir
مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب