Истражувачи покажаа дека изгорените лушпи од ориз може да помогнат за одржлива енергетска иднина. Се покажа дека обработениот пепел од лушпите од ориз може да даде форма на јаглерод, што би можело да го надмине графитот во батериите. Овој „тврд јаглерод“ има уникатна наноструктура, што му овозможува да складира повеќе енергија од графитот – сегашниот стандард во литиум-јонските батерии.
Истражувачите од Универзитетот во Мичиген дошле до ова откритие со производство на тврд јаглерод преку согорување на пепел од лушпа од ориз. Овој метод е поодржлив и поефикасен од традиционалните методи кои бараат високи температури и средини без кислород. Покрај тоа, може да послужи како домашна алтернатива на увезениот графит, намалувајќи ја зависноста од странски извори за правење електроди за батерии.
Пепелта од лушпата на оризот првенствено се состои од силициум диоксид (околу 90%) и јаглерод (околу 10%). Истражувачкиот тим развил метод за екстракција на силициум диоксид со висока чистота од пепелта од лушпата на оризот.
„Откако силициум диоксидот делумно ќе се отстрани од пепелта од лушпата на оризот преку процес наречен деполимеризација, преостанатиот пепел е околу 60%-70% јаглерод“, забележаа истражувачите во соопштението за печатот.
Првично, се веруваше дека јаглеродниот остаток од пепелта од лушпата на оризот е аморфен, без дефинирана структура. Сепак, напредната спектроскопска анализа откри присуство на ситни графитни структури вградени во аморфната јаглеродна матрица. Оваа уникатна комбинација, позната како тврд јаглерод, покажува подобрени својства во споредба со чистиот аморфен јаглерод.
„Тврдиот јаглерод може да се произведе со согорување во овој случај, бидејќи додека го согорувате јаглеродот од лушпите на оризот, создавате лушпа од силициум диоксид околу преостанатиот јаглерод и тој се пече како пита“, објасни Ричард Лејн, соодветниот автор на оваа нова студија.
За време на тестирањето тврдиот јаглерод добиен од пепелта од лушпата на оризот покажал супериорни електрохемиски перформанси од комерцијалниот тврд јаглерод и графит. Ова сугерира дека може да се користи како анода во литиум-јонските батерии.
Цврстите јаглеродни батерии можат да складираат значително повеќе енергија од традиционалните батерии од графит. Според соопштението, еден грам графит може да складира околу 370 милиампер-часови (mAh) електрична енергија. mAh е вообичаена единица за мерење на капацитетот на батеријата. Од друга страна, комерцијалниот тврд јаглерод може да складира околу 500 mAh по грам.
Неверојатно, тврдиот јаглерод со пепел од лушпа од ориз ги надминува и комерцијалниот тврд јаглерод и графитот. Тој нуди капацитет за складирање кој надминува 700 mAh по грам, што е двојно повеќе од графитот.
Нанопорозната структура го подобрува капацитетот за складирање на литиум на тврдиот јаглерод.
Пепелта од лушпата на оризот или тврдиот јаглерод може да одговори на зголемената побарувачка за батерии во електричните возила и складирање на обновлива енергија. Оваа иновативна технологија нуди поодржливо и поекономично решение, намалувајќи го и влијанието врз животната средина и трошоците за производство.
Високото годишно производство на ориз во САД од 20 милијарди фунти дава доволно можности за масовно прифаќање на оваа технологија. Наодите се објавени во списанието Advanced Sustainable Systems.
(Interesting Engineering)
(фото: Flickr)
