يقوم الكيميائيون بتحويل أعقاب السجائر إلى فحم حيوي فائق المسامية لتخزين الطاقة

تعتبر أعقاب السجائر من أكثر أنواع القمامة شيوعًا، كما أنها شديدة الثبات. والآن وجدوا فائدة.

تمكن الكيميائيون من الحصول على مرشحات السجائر الفحم الحيوي النانوي المشبع بالنيتروجين والأكسجين. إنه بمثابة مادة ممتازة لصنع الأقطاب الكهربائية المكثفات الفائقة التي يمكن استخدامها لتخزين الطاقة المتجددة أو استبدال البطاريات في العديد من الأدوات.

“يُظهر عملنا أن أعقاب السجائر لا تمثل مشكلة تلوث فحسب، بل هي أيضًا مصدر كربون قيم. ومن خلال تحويلها إلى مواد كربونية مسامية وظيفية، يمكننا معالجة تحديات إدارة النفايات مع دعم تطوير تقنيات الطاقة النظيفة،” يوضح البروفيسور تساو ليتشانغ من جامعة هينان.

تم وصف طريقة مكونة من خطوتين لإنتاج الفحم الحيوي من المواد المعاد تدويرها في المجلة العلاقة بين الطاقة والبيئة. فهو يجمع بين الكربنة الحرارية المائية والتنشيط الكيميائي والمعالجة الحرارية الخاضعة للرقابة. خلال هذه العملية، يتم إدخال ذرات النيتروجين والأكسجين في مصفوفة الكربون، لتشكل شبكة هرمية من المسام المجهرية. تم تعلم بنية فعالة لتخزين الطاقة لأنها توفر مواقع متعددة لتخزين الشحنات ومسارات سريعة لنقل الأيونات.

تتميز المادة المحسنة، التي يتم إنتاجها عند درجة حرارة تنشيط تبلغ 700 درجة مئوية، بمساحة سطحية عالية بشكل استثنائي تزيد عن 2100 متر مربع لكل جرام. عند اختباره كقطب كهربائي في المكثفات المائية الفائقة، أظهر الكربون الناقص سعة محددة تبلغ حوالي 345 فاراد لكل جرام. وحتى بعد 10,000 دورة شحن وتفريغ بكثافة تيار عالية، فقد احتفظ بأكثر من 95% من سعته الأصلية.

“النتائج مثيرة للإعجاب، وخاصة للمواد الكربونية المشتقة بالكامل من النفايات. وقال المؤلف المشارك تشانغ جينجلاي من جامعة فودان: “إن الجمع بين المسامية المتقدمة والمجموعات الوظيفية التي تحتوي على النيتروجين والأكسجين يمنح القطب موصلية ممتازة واستقرارًا وقدرة على تخزين الطاقة”.

يوفر المكثف الفائق المتماثل الكامل المزود بهذه الأقطاب الكهربائية كثافة طاقة تزيد عن 24 واط/ساعة لكل كيلوغرام مع كثافة طاقة عالية.

ولم يتم بعد تقييم الفوائد البيئية المترتبة على توسيع نطاق هذه التكنولوجيا، ولكن من الواضح بالفعل أنها تتلخص في ثلاثة جوانب على الأقل: إعادة تدوير أعقاب السجائر، والحد من البصمة الكربونية الناجمة عن تصنيع المكثفات الفائقة من المواد التقليدية، وإنتاج أجهزة لتخزين الطاقة النظيفة.