Учени от Индия прибягват до екологичен подход при разработването на суперкондензатори – устройства за съхранение на електрическа енергия с извънредно голям капацитет, като превръщат пилешки пера в порест въглерод и го комбинират с цинково-галиев оксид, пише сп. „Нейчър“.
Суперкондензаторите се различават от обикновените акумулатори по способността си да се зареждат за секунди и да издържат на десетки хиляди цикли на презареждане, без да губят ефективност. Те често се използват в електрическите превозни средства и електрониката за компенсиране на пиковите натоварвания, въпреки че обикновено съхраняват по-малко енергия от литиево-йонните батерии.
Авторите на настоящото изследване, сред които са специалисти от Институтите PSG и Университета на Перияр, са намерили решение на проблема, като комбинират полупроводников метален оксид с биовъглерод. При нагряване пилешките пера, изградени от протеина кератин, се превръщат в пореста проводима структура, която подобрява движението на йоните и натрупването на заряд в електрода.
Направените експерименти са показали, че въглеродът, получен от перата, значително повишава капацитета на композита.
Устройството, изработено на тази основа, постига добър баланс – то натрупва достатъчно енергия за захранване на електронни устройства, като същевременно я отдава чрез мощни импулси – точно това, което е необходимо за компенсиране на пиковите натоварвания.
Суперкондензаторът се е оказал и издръжлив, запазвайки 94 процента от първоначалния си капацитет и след 5000 цикъла на зареждане и разреждане.
„Внедряването на екологични източници на въглерод, като например пилешки пера, не само подобрява електрохимичните свойства на композита, но и отговаря на стратегиите за създаване на „зелени“ материали“, казва авторът на изследването Тангараджу Дейвасигамани.
Всяка година птицефермите по целия свят изхвърлят милиони тонове пера, които практически не се разграждат в природата заради устойчивата структура на кератина. Досега преработката на такива отпадъци се ограничаваше основно до производството на фуражни добавки за селскостопански животни.
Използването на биомаса от пера за синтезиране на порест въглерод открива принципно нов път към безотпадно производство. Създадените на тази основа екологични устройства в бъдеще могат да заменят токсичните литиево-йонни батерии там, където се изисква бързо отдаване на енергия – от електромобили до преносима електроника.