במחקר שנערך לאחרונה, מדענים המירו בהצלחה שומן עוף לאלקטרודות עבור קבלי-על, מה שמציע חלופה בת קיימא לחומרים קונבנציונליים כמו גרפן. תהליך חדשני זה יוצר אלקטרודות בעלות ביצועים גבוהים ממקור חסכוני וידידותי לסביבה, המדגים יכולות משופרות לאגירת אנרגיה ופוטנציאל לנצל פסולת ביולוגית לפתרונות אנרגיה ירוקה. (קונספט האמן.) קרדיט: twoday.co.il.com
חוקרים פיתחו שיטה חדשה להמרת שומן עוף לאלקטרודות מבוססות פחמן עבור קבלי-על, ומציעה חלופה ידידותית לסביבה לחומרים מסורתיים.
חדשנות זו לא מתייחסת רק לעלויות ולבעיות הסביבתיות הקשורות להתקני אחסון קיימים אלא גם משפרת את הביצועים והיעילות של טכנולוגיות אחסון אנרגיה.
מעבר עולמי לצרכי אנרגיה ואחסון בת קיימא
המהלך העולמי לעבר אנרגיה ירוקה בת קיימא יותר הגדיל את עתודות הכוח ואת הביקוש להתקני אחסון אנרגיה. למרבה הצער, חומרים מסוימים למכשירים אלה יכולים להיות יקרים ובעייתיים מבחינה סביבתית. ייצור התקני אחסון אנרגיה חלופיים מחפצים שנזרקים בדרך כלל יכול לעזור לפתור את האתגרים הללו.
כעת, חוקרים ב ACS Applied Materials & ממשקים דווח על שיטה להפיכת שומן עוף לאלקטרודות מבוססות פחמן עבור קבלי-על שאוגרים אנרגיה ונורות LED.
שומן העוף המופק הזה יצר חומר על בסיס פחמן עבור קבל-על. קרדיט: מוהן רדי פאלבולו
אתגרי צמיחה ואחסון של אנרגיה מתחדשת
בשנת 2023, קיבולת האנרגיה המתחדשת העולמית חוותה עלייה חסרת תקדים של כמעט 50 אחוז לעומת השנה הקודמת, על פי סוכנות האנרגיה הבינלאומית. אבל האנרגיה העודפת הזו חייבת להיות מאוחסנת איפשהו כדי שהעולם ייהנה מהייצור שלה מאוחר יותר.
לדוגמה, ימי שמש בקליפורניה גרמו לאחרונה למחירי אנרגיה שליליים עקב עודף אספקה מפאנלים סולאריים על הגג. המאמצים האחרונים לתכנן התקני אחסון בעלי ביצועים גבוהים ניצלו את חומרי הפחמן, כגון גרפןבגלל הובלת המטענים היעילה והשפע הטבעי שלהם, אבל ייצורם יקר ויוצר זיהום וגזי חממה.
בחיפוש אחר חומר מקור פחמן חלופי, מוהאן רדי פאלאבולו, ג'ה האק יונג, סאנג וו ג'ו ועמיתיו רצו לפתח שיטה פשוטה וחסכונית להמרת פסולת שומן עוף לננו-מבנים מוליכים חשמלית עבור התקני אחסון אנרגיה של קבלי-על.
שימוש חדשני בשומן עוף לאחסון אנרגיה
החוקרים השתמשו תחילה באקדח להבות גז כדי לפזר את השומן מעוף ושרפו את השמן המומס בשיטת פתיל להבה, בדומה למנורת שמן. לאחר מכן הם אספו את הפיח בתחתית הבקבוק, שהיה תלוי מעל הלהבה.
מיקרוסקופיה אלקטרונית הראתה שהפיח מכיל ננו-מבנים מבוססי פחמן שהיו סריג כדורי אחיד של טבעות גרפיט קונצנטריות, כמו שכבות הבצל. החוקרים בדקו דרך לשפר את המאפיינים החשמליים של ננו-חלקיקי הפחמן על ידי השרייתם בתמיסה של תיאוריאה.
נורית LED יכולה להידלק כאשר נעשה שימוש בחומר פחמן שמקורו בשומן עוף כאלקטרודה בקבלי-על אסימטריים אלה. קרדיט: מוהן רדי פאלבולו
פיתוח ובדיקה של אלקטרודות מבוססות פחמן
הורכבו לתוך האלקטרודה השלילית של קבל-על א-סימטרי, חלקיקי הפחמן שמקורם בשומן עוף הפגינו קיבול ועמידות טובים, כמו גם צפיפות אנרגיה והספק גבוהים. כפי שצפוי, תכונות אלו שופרו עוד יותר כאשר האלקטרודות היו עשויות מננו-חלקיקי פחמן שטופלו בתיאוריאה.
לאחר מכן החוקרים הדגימו כי קבל-העל החדש יכול לבצע יישומים בזמן אמת – טעינה וחיבור של שניים מהם כדי להאיר נוריות LED אדומות, ירוקות וכחולות. התוצאות מדגישות את היתרונות הפוטנציאליים של שימוש בפסולת מזון כמו שומן עוף כמקור פחמן בחיפוש אחר אנרגיה ירוקה עוד יותר.
המחברים מכירים במימון מקרן המחקר הלאומית של קוריאה באמצעות מרכז המחקר האזורי המוביל (RLRC) לחידוש חלקי רכב אוטונומיים וחומרים.
