Een groep wetenschappers uit Zuid-Korea heeft sigarettenpeuken omgezet in een hoogwaardig materiaal dat in computers kan worden geïntegreerd. draagbare toestellen, elektrische voertuigen en windturbines om energie op te slaan.

Vandaag presenteren ze hun bevindingen, 5 augustus 2014, in het journaal Nanotechnologie , de onderzoekers hebben de superieure prestaties van het materiaal aangetoond in vergelijking met commercieel verkrijgbare koolstof, grafeen en koolstof nanobuisjes.

Gehoopt wordt dat het materiaal kan worden gebruikt om de elektroden van supercondensatoren te coaten - elektrochemische componenten die extreem grote hoeveelheden elektrische energie kunnen opslaan - en tegelijkertijd een oplossing biedt voor het groeiende milieuprobleem dat wordt veroorzaakt door filters voor gebruikte sigaretten.

Geschat wordt dat maar liefst 5,6 biljoen gebruikte sigaretten, of 766, 571 ton, worden jaarlijks wereldwijd in het milieu gedeponeerd.

Co-auteur van de studie Professor Jongheop Yi, van de Nationale Universiteit van Seoel, zei:"Onze studie heeft aangetoond dat filters voor gebruikte sigaretten kunnen worden omgezet in een hoogwaardig materiaal op koolstofbasis met behulp van een eenvoudig proces in één stap, die tegelijkertijd een groene oplossing biedt om aan de energievraag van de samenleving te voldoen.

"Tal van landen ontwikkelen strikte regels om de biljoenen giftige en niet-biologisch afbreekbare filters voor gebruikte sigaretten die elk jaar in het milieu terechtkomen te vermijden - onze methode is slechts één manier om dit te bereiken."

Koolstof is het meest populaire materiaal waaruit supercondensatoren zijn samengesteld, vanwege de lage kosten, groot oppervlak, hoge elektrische geleidbaarheid en stabiliteit op lange termijn.

Wetenschappers over de hele wereld werken momenteel aan het verbeteren van de kenmerken van supercondensatoren, zoals energiedichtheid, vermogensdichtheid en cyclusstabiliteit, terwijl ook wordt geprobeerd de productiekosten te verlagen.

In hun studie hebben de onderzoekers toonden aan dat de cellulose-acetaatvezels waaruit sigarettenfilters meestal bestaan, kunnen worden omgezet in een op koolstof gebaseerd materiaal met behulp van een eenvoudige, eenstaps verbrandingstechniek genaamd pyrolyse.

Als gevolg van dit verbrandingsproces, het resulterende op koolstof gebaseerde materiaal bevatte een aantal kleine poriën, het verhogen van zijn prestaties als supercapacitief materiaal.

"Een goed presterend supercondensatormateriaal moet een groot oppervlak hebben, wat kan worden bereikt door een groot aantal kleine poriën in het materiaal op te nemen, " vervolgde professor Yi.

"Een combinatie van verschillende poriegroottes zorgt ervoor dat het materiaal hoge vermogensdichtheden heeft, dat is een essentiële eigenschap in een supercondensator voor het snel laden en ontladen."

Eenmaal gefabriceerd, het op koolstof gebaseerde materiaal werd aan een elektrode bevestigd en getest in een systeem met drie elektroden om te zien hoe goed het materiaal elektrolytionen kon adsorberen (lading) en vervolgens elektrolytionen kon afgeven (ontlading).

Het materiaal sloeg een grotere hoeveelheid elektrische energie op dan in de handel verkrijgbare koolstof en had ook een grotere hoeveelheid opslag in vergelijking met grafeen en koolstofnanobuizen, zoals gerapporteerd in eerdere studies.