Ежегодно в мире образуется свыше восьми миллионов тонн окурков, превращая их в один из самых распространенных и стойких видов загрязнения. Исследователи нашли способ не просто утилизировать этот мусор, а превратить его в высокоэффективный материал для хранения энергии. Ученые разработали метод преобразования отработанных сигаретных фильтров в нанопористый биоуголь, обогащенный азотом и кислородом, который демонстрирует отличные характеристики в качестве электрода для суперконденсаторов.
Метод включает двухэтапный процесс, сочетающий гидротермальную карбонизацию с химической активацией и контролируемой термической обработкой. В ходе него в углеродную структуру вводятся атомы азота и кислорода, а также формируется сложная иерархическая сеть микроскопических пор. Такое строение критически важно для накопления заряда, так как обеспечивает множество активных центров и быстрые пути для перемещения ионов. Материал, полученный при температуре активации 700 градусов по Цельсию, обладает исключительно большой удельной поверхностью — более 2100 квадратных метров на грамм.
При тестировании в водных суперконденсаторах электрод из такого биоугля продемонстрировал удельную емкость около 345 фарад на грамм. Важно, что даже после 10 000 циклов зарядки и разрядки при высоком токе он сохранил свыше 95% первоначальной емкости, что говорит о выдающейся стабильности. Комбинация высокой пористости и функциональных групп обеспечивает электроду отличную проводимость, стабильность и способность к накоплению энергии. Собранный на основе таких электродов полносимметричный суперконденсатор показал плотность энергии более 24 ватт-часов на килограмм и высокую удельную мощность, подтверждая потенциал для практического применения.
А в Словакии собирают окурки для масштабного использования в дорожном строительстве.
