《清晰思考:将平凡时刻转化为非凡成果 》

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研究人员成功将废弃鸡脂肪转化为清洁能源

研究人员成功将废弃鸡脂肪转化为清洁能源 研究人员开发出一种将鸡脂肪转化为超级电容器碳基电极的新方法,为传统材料提供了一种环保型替代品。这一创新不仅解决了与现有存储设备相关的成本和环境问题,还提高了能源存储技术的性能和效率。全球正朝着更可持续的绿色能源方向发展,这增加了电力储备和对储能设备的需求。遗憾的是,用于这些设备的某些材料既昂贵又存在环境问题。利用通常被扔掉的东西生产替代储能设备有助于解决这些难题。现在,研究人员在《ACS 应用材料与界面》(ACS Applied Materials & Interfaces )杂志上报告了一种将鸡脂肪转化为碳基电极的方法,这种电极可用于超级电容器,储存能量并为 LED 供电。这种提取的鸡脂肪为超级电容器创造了一种碳基材料。资料来源:Mohan Reddy Pallavolu根据国际能源机构的数据,2023 年,全球可再生能源发电能力将比上一年前所未有地增长近 50%。但是,这些多余的能源必须储存起来,以便日后从其生产中获益。例如,由于屋顶太阳能电池板供应过剩,加利福尼亚州的晴天最近引发了负能源价格。由于石墨烯等碳材料具有高效的电荷传输和天然丰富的资源,最近设计高性能存储设备的努力利用了这些材料,但其制造成本高昂,而且会产生污染和温室气体。为了寻找替代碳源材料,Mohan Reddy Pallavolu、Jae Hak Jung、Sang Woo Joo 及其同事希望开发一种简单、经济有效的方法,将废弃鸡脂肪转化为导电纳米结构,用于超级电容器储能装置。研究人员首先使用燃气火焰喷枪灼烧鸡肉中的脂肪,然后使用火焰灯芯法燃烧融化的油,就像使用油灯一样。然后,他们将油烟收集到悬浮在火焰上方的烧瓶底部。电子显微镜显示,烟尘中含有碳基纳米结构,它们是由同心石墨环组成的均匀球形晶格,就像洋葱的层状结构。研究人员测试了一种通过将碳纳米粒子浸泡在硫脲溶液中来增强其电气特性的方法。在这些非对称超级电容器中,当使用源自鸡肉的碳材料作为电极时,LED 可以点亮。资料来源:Mohan Reddy Pallavolu将鸡脂肪来源的碳纳米粒子组装到非对称超级电容器的负极中,可显示出良好的电容性和耐用性,以及高能量和功率密度。正如所预测的那样,当电极由硫脲处理过的碳纳米颗粒制成时,这些特性得到了进一步改善。研究人员随后演示了新型超级电容器的实时应用充电并连接两个超级电容器,点亮红色、绿色和蓝色 LED 灯。这些成果凸显了利用鸡脂肪等食物垃圾作为碳源,寻找更环保的绿色能源的潜在优势。编译自/scitechdaily ... PC版: 手机版:

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新型反应堆系统将二氧化碳转化为可用燃料 锅炉的效率通常很高。因此,仅靠提高燃烧效率很难减少二氧化碳排放。因此,研究人员正在探索其他方法,以减轻锅炉排放的二氧化碳对环境的影响。为此,一个很有前景的策略是捕获这些系统排放的二氧化碳,并将其转化为有用的产品,如甲烷。要实施这一战略,需要一种特殊类型的膜反应器,即分配器型膜反应器(DMR),它既能促进化学反应,又能分离气体。虽然 DMR 已在某些行业中使用,但其在将二氧化碳转化为甲烷方面的应用,尤其是在锅炉等小型系统中的应用,仍相对较少。由日本芝浦工业大学的野村干弘教授和波兰 AGH 科技大学的 Grzegorz Brus 教授领导的一组日本和波兰研究人员填补了这一研究空白。他们的研究成果最近发表在《二氧化碳利用期刊》上。来自日本和波兰的研究人员开发出一种反应堆设计,可有效捕捉二氧化碳排放并将其转化为可用的甲烷燃料。这一突破可大幅减少温室气体排放,为实现碳中和的未来铺平道路。资料来源:日本 SIT 的野村干弘教授研究小组双管齐下,通过数值模拟和实验研究来优化反应器设计,以便将小型锅炉中的二氧化碳高效转化为甲烷。在模拟过程中,研究小组模拟了气体在不同条件下的流动和反应。这反过来又使他们能够最大限度地减少温度变化,确保在甲烷生产保持可靠的同时优化能源消耗。研究小组还发现,与将气体导入单一位置的传统方法不同,分布式进料设计可以将气体分散到反应器中,而不是从一个地方送入。这反过来又能使二氧化碳更好地分布在整个膜中,防止任何位置过热。野村教授解释说:"与传统的填料床反应器相比,这种 DMR 设计帮助我们将温度增量降低了约 300 度。"除了分布式进料设计,研究人员还探索了影响反应器效率的其他因素,并发现一个关键变量是混合物中的二氧化碳浓度。改变混合物中的二氧化碳含量会影响反应的效果。"当二氧化碳浓度为 15%左右(与锅炉中的二氧化碳浓度相似)时,反应器生产甲烷的效果要好得多。事实上,与只有纯二氧化碳的普通反应器相比,它能多产生约 1.5 倍的甲烷,"野村教授强调说。此外,研究小组还研究了反应器尺寸的影响,发现增大反应器尺寸有助于为反应提供氢气。不过,需要考虑一个折衷的问题,因为提高氢气可用性的好处需要谨慎的温度管理,以避免过热。因此,这项研究为解决温室气体排放的主要来源问题提供了一个前景广阔的解决方案。通过利用 DMR,可以成功地将低浓度二氧化碳排放转化为可用的甲烷燃料。由此获得的益处不仅限于甲烷化,还可应用于其他反应,从而使这种方法成为高效利用二氧化碳的多功能工具,甚至适用于家庭和小型工厂。这项研究得到了波兰国家机构、克拉科夫 AGH 大学和日本科学促进会的资助。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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