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Die weltweite Entwicklung hin zu mehr nachhaltiger, grüner Energie hat die Stromreserven und die Nachfrage nach Energiespeichern erhöht. Einige Materialien für die Herstellung dieser Geräte sind mit hohen Kosten verbunden und können zudem ökologisch bedenklich sein.
Die Herstellung von alternativen Energiespeichern aus Dingen, die normalerweise weggeworfen werden, ist die Lösung. In der Zeitschrift „ACS Applied Materials & Interfaces” präsentieren Forscher der Yeungnam University, Südkorea, eine neuartige Methode zur Umwandlung von Hühnerfett in Elektroden auf Kohlenstoffbasis für Superkondensatoren, welche zur Speicherung von Energie und zum Betrieb von LEDs dienen.
Hühnerfettabfällen werden zu elektrisch leitfähige Nanostrukturen
Nach Angaben der Internationalen Energieagentur hat die weltweite Kapazität an erneuerbaren Energien im Jahr 2023 gegenüber dem Vorjahr um fast 50 Prozent zugenommen. Diese überschüssige Energie muss jedoch irgendwo gespeichert werden, damit die Welt später von ihrer Produktion profitieren kann.
In der jüngeren Vergangenheit führten die sonnigen Tage in Kalifornien zu negativen Energiepreisen, da ein Überangebot an Solarzellen auf den Dächern vorhanden war. Im Rahmen der jüngsten Forschungsbemühungen zur Entwicklung von Hochleistungsspeichern wurden Kohlenstoffmaterialien wie Graphen aufgrund ihrer effizienten Ladungstransport-Eigenschaften sowie ihres natürlichen Vorkommens als vielversprechende Kandidaten identifiziert.
Doch ihre Herstellung ist teuer und verursacht Umweltverschmutzung und Treibhausgase. Auf der Suche nach einer alternativen Kohlenstoffquelle wollten Mohan Reddy Pallavolu, Jae Hak Jung, Sang Woo Joo und Kollegen der Yeungnam University eine einfache, kostengünstige Methode zur Umwandlung von Hühnerfettabfällen in elektrisch leitfähige Nanostrukturen für Superkondensator-Energiespeichergeräte entwickeln.
Die Forscher benutzten zunächst eine Gasflammenpistole, um das Fett eines Huhns auszuschmelzen, und verbrannten das geschmolzene Öl mit einem Flammendocht, ähnlich wie man es bei einer Öllampe tun würde. Anschließend sammelten sie den Ruß auf dem Boden eines Kolbens, der über der Flamme hing.
Neuer Superkondensator für Echtzeitanwendungen
Die mittels Elektronenmikroskopie durchgeführte Untersuchung ergab, dass der untersuchte Ruß kohlenstoffbasierte Nanostrukturen aufwies, die sich durch eine gleichmäßige kugelförmige Gitterstruktur aus konzentrischen Graphitringen auszeichneten, die in ihrer Form an die Schichten einer Zwiebel erinnerten.
Im Rahmen ihrer Untersuchungen testeten die Forscher eine Möglichkeit, die elektrischen Eigenschaften der Kohlenstoff-Nanopartikel zu verbessern. Dazu tauchten sie die Partikel in eine Thioharnstofflösung ein. In die negative Elektrode eines asymmetrischen Superkondensators eingebaut, zeigten die aus Hühnerfett gewonnenen Kohlenstoff-Nanopartikel eine gute Kapazität und Haltbarkeit sowie eine hohe Energie- und Leistungsdichte.
Die zuvor prognostizierte Verbesserung der Eigenschaften konnte bestätigt werden, wenn die Elektroden aus mit Thioharnstoff behandelten Kohlenstoff-Nanopartikeln hergestellt wurden. Die Forscher demonstrierten anschließend die Eignung des neuen Superkondensators für Echtzeitanwendungen.
Dazu wurde der Kondensator mit zwei weiteren Kondensatoren verbunden, um die Leuchtkraft von roten, grünen und blauen LEDs zu erhöhen. Die Resultate veranschaulichen die potenziellen Vorzüge der Verwendung von Lebensmittelabfällen wie Hühnerfett als Kohlenstoffquelle bei der Suche nach noch umweltfreundlicherer Energie.
