فهرست مطالب
پژوهشگران چینی موفق به تبدیل ته‌سیگارها به اجزایی با عملکرد بالا برای ذخیره انرژی پایدار شده‌اند.
به گزارش سرویس علمی تکناک، این زباله‌ها از سلولز استات، نوعی پلاستیک تشکیل شده‌اند که فرایند تجزیه آن سال‌ها طول می‌کشد و می‌تواند فلزات سنگین را به خاک منتقل کند. با وجود این، همین ساختار پلیمری، پتانسیلی طلایی برای مهندسان ایجاد کرده است. تیمی از دانشگاه هنان چین توانسته است از ته‌سیگارها در طراحی ابرخازن‌ها استفاده کند و آنها را به «الکترودهای کربن نانوپور پیشرفته» تبدیل نماید.
حتما بخوانید: تقویت آسفالت جاده با ته سیگارهای الکترونیکی
فناوری تبدیل ته‌سیگارها
پژوهشگران در بیانیه مطبوعاتی مورخ ۲۹ ژانویه اعلام کردند: «این دستگاه‌ها چگالی بالای انرژی و توان را همراه با پایداری طولانی‌مدت استثنایی ارائه می‌دهند و نمونه‌ای نادر از هم‌زمانی اصلاح محیط زیست و ارزش فناوری را به نمایش می‌گذارند.» پژوهشگران ته‌سیگارهای دور ریخته شده را به عنوان پیش‌ماده زیستی ارزان و ایدئال برای تولید انرژی شناسایی کرده‌اند. با بازیافت این زباله‌های خطرناک، آنها به کربن‌های متخلخل پیشرفته تبدیل می‌شوند که سطح ویژه بالایی برای ذخیره انرژی برتر فراهم می‌آورند.
تیم پژوهشی به رهبری لی‌چانگ کائو از فرایند کربونیزاسیون هیدروترمال استفاده کرد تا این ته‌سیگارها را به خازن‌هایی با فناوری بالا تبدیل کند. فرایند کربونیزاسیون-پیرولیز باعث شد ته‌سیگارها به کربن‌های زیستی نانوپور سلسله‌مراتبی N,O دوپ شده (CNPB) تبدیل شوند. با حرارت دادن زباله‌ها تا ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد در حضور یک محلول شیمیایی، توپ‌های کربنی متراکم باز و ساختار سه‌بعدی شش‌ضلعی میکروسکوپی با سطح وسیع ایجاد شد. این معماری منحصربه‌فرد به همراه دوپ نیتروژن و اکسیژن برای افزایش رسانایی، امکان دستیابی به ظرفیت ویژه بالا را فراهم کرده است.
بیشتر بخوانید: کشف فلزات سمی در نسل جدید سیگارهای الکترونیکی
این ماده بسیار پایدار است: حتی پس از ۱۰ هزار چرخه شارژ و دشارژ، بیش از ۹۵ درصد ظرفیت اولیه خود را حفظ می‌کند. برخلاف باتری‌های گوشی که پس از یک تا دو سال فرسوده می‌شوند، این ماده برای دوام طولانی‌مدت طراحی شده است. بیانیه مطبوعاتی تصریح کرد: «آزمایش‌های الکتروشیمیایی در سیستم سه‌الکترودی نشان داد که CNPB-700-4 بالاترین ظرفیت ویژه ۳۴۴.۹۱ F g⁻¹ را در جریان ۱ A g⁻¹ ارائه داد، با عملکرد نرخ عالی و مقاومت داخلی پایین، ۹۵.۴۴ درصد ظرفیت خود را پس از ۱۰ هزار چرخه حفظ کرد.»
برای مطالعه بیشتر: سیگار الکترونیکی یا معمولی؛ کدامیک خطرناک تر اسـت؟
حل چالش خازن‌ها
این روش به وضوح نشان می‌دهد که کنترل دقیق خوردگی شیمیایی می‌تواند الکترودهایی پایدار تولید کند که با نمونه‌های تجاری گران‌قیمت رقابت کند و حتی از آنها پیشی بگیرند. با افزایش تقاضای جهانی برای انرژی پایدار، باتری‌های لیتیوم-یون سنتی در برابر ابرخازن‌ها به چالش کشیده می‌شوند. ابرخازن‌ها امکان شارژ سریع‌تر و طول عمر بالاتر را فراهم می‌کنند و موفقیت آنها به‌ویژه سطح ویژه و رسانایی آن وابسته به ماده الکترود است.
کربن حاصل از ته‌سیگارها دارای سطح وسیع و فوق‌العاده‌ای است که اجازه می‌دهد یون‌ها با سرعت بسیار بالا حرکت کنند. این تحقیق ثابت می‌کند که ته‌سیگارها، که زمانی تنها یک تهدید زیست‌محیطی محسوب می‌شدند، اکنون می‌توانند به منبع باارزش و پایدار انرژی تبدیل شوند. ابرخازن‌های تولیدشده از این مواد بازیافتی برای کاربردهای پرسرعت مانند تثبیت شبکه‌های برق، افزایش کارایی ترمز خودروهای برقی و تامین انرژی دستگاه‌های قابل حمل بسیار مناسب هستند.
این مطالعه در تاریخ ۱۳ ژانویه ۲۰۲۶ در مجله Energy & Environment Nexus منتشر شد.
