Отпадъчните влакна от конопените култури могат да бъдат трансформирани в високоефективни устройства за съхранение на енергия, казват учените.
След като се доказва все повече в текстилната, строителната и лекарствената област, конопът извади „нова карта от ръкава“. Да, това са батериите! Но защо?
Повечето батерии днес са литиево-йонни, което е скъп, бързо изчезващ материал.
Те „готвят“ кората на канабиса във въглеродни нанолистове и изграждат суперкондензатори „наравно или по-добре от графена“ – индустриалният златен стандарт.
Електрическите автомобили и електроинструментите могат да използват тази конопена технология, казват американските изследователи.
Те представиха работата си на срещата на Американското химическо общество в Сан Франциско.
„Хората ме питат: защо коноп? Аз казвам, защо не?“ каза д-р Дейвид Митлин от Университета Кларксън, Ню Йорк, който описва устройството си в списание ACS Nano.
„Ние правим подобни на графен материали за хилядна част от цената – и го правим с отпадъци.
„Конопът, който използваме, е напълно легален за отглеждане. Той изобщо не съдържа THC – така че няма припокриване с никакви развлекателни дейности.“
Каква е тайната?
В страни като Китай, Канада и Великобритания, конопът може да се отглежда индустриално за облекло и строителни материали.
Но остатъците от вътрешната кора – обикновено завършват в сметище, което коства допълнителни разходи на компаниите.
Екипът на д-р Митлин взе тези влакна и ги рециклира в суперкондензатори – устройства за съхранение на енергия, които трансформират начина на захранване на електрониката.
Конвенционалните батерии съхраняват големи резервоари с енергия и бавно я подават, докато суперкондензаторите могат бързо да разтоварят целия си товар.
видео на Robert Murray-Smith
Те са идеални за машини, които разчитат на резки изблици на мощност. В електрическите автомобили например суперкондензаторите се използват за регенеративно спиране.
За освобождаването на този поток са необходими електроди с голяма повърхност – едно от многото феноменални свойства на графена.
По-здрав от диаманта, по-проводящ от мед и по-гъвкав от каучук, “ чудодейният материал “ беше обект на инвестиция от британския канцлер Джордж Озбърн за £ 50 милиона.
Този въглероден монослой е най-съвременният материал за търговски суперкондензатори, но производството му е прекалено скъпо.
Намирането на евтини, устойчиви алтернативи е специалността на бившата изследователска група на д-р Митлин от университета в Алберта.
Те са експериментирали с огромно разнообразие от биоотпадъци – от торфен мъх до яйца. Съвсем наскоро те превърнаха банановата кора в батерии.
„Структурата на конопените влакна позволява да се направят листове с голяма повърхност – и това е много благоприятно за суперкондензаторите.“
Първата стъпка, обясни той, „е да го приготвите – почти като тенджера под налягане. Нарича се хидротермален синтез.
„След като разтворите лигнина и полуцелулозата, той оставя тези въглеродни нанолистове – псевдографенова структура.“
Чрез обработката на тези листове в електроди и добавянето на йонна течност като електролит, неговият екип направи суперкондензатори, които работят при широк диапазон от температури и висока енергийна плътност.
„Те работят до 0 градуса по Целзий и показват едни от най-добрите комбинации енергия-енергия, съобщени в литературата за всеки въглерод.
„Например, при много висока плътност на мощността от 20 kW / kg (киловат на килограм) и температури от 20, 60 и 100 ° C, енергийните плътности са 19, 34 и 40 Wh / kg (ват-часове на килограм) съответно. „
Напълно сглобени, енергийната им плътност е 12 Wh / kg, което може да се постигне при време на зареждане по-малко от шест секунди.
Индустрия за растеж
„Очевидно конопът не може да направи всичко, което може графенът“, признава д-р Митлин.
„Но за съхранение на енергия тя работи също толкова добре. И струва малка част от цената – 500-1000 долара за тон.“
След като установи принципно доказателство, стартиращата му компания Alta Supercaps се надява да започне дребно производство.
Планира да пусне на пазара устройства за петролната и газовата промишленост – където високотемпературната работа е ценен актив.
Преместването му в САЩ съвпада с промяна в регулаторните нагласи – с признаци, че конопът може да се завърне .
В Китай реколтата се отглежда за широко потребление, а в Канада расте индустрията за текстил.
„Това е отпадъчен продукт, който търси приложение с добавена стойност. Хората почти ви плащат, за да го отнемете.“
И ако технологията наистина излети – това може да помогне на икономиките, твърди той.
Източник: www.bbc.com
