Lëvorja e frutave mund të ndihmojë në fuqizimin e fashës së kamerës së telefonit tuaj – ja si

Imagjinoni duke kthyer mbeturinat e frutave në teknologji që ruan energjinë elektrike. Kjo do të ulte mbeturinat ushqimore dhe do të promovonte ruajtjen e energjisë së pastër. Kërkuesi postdoktoral Vianney Ngoyi Kitenge ka kthyer në lëvozhga mangostani në materiale karboni të specializuara që ai përdori për të bërë qeliza ruajtjeje energjie superkapacitore. Ai krijoi një mënyrë të thjeshtuar për ta bërë këtë, duke ulur shumë kostot. Ky arritje kthen mbeturinat bujqësore në përbërës të vlefshëm për teknologjinë e ruajtjes së energjisë. Ai shpjegon se si funksionon dhe çfarë është e nevojshme për ta bërë atë të ndodhë.

Çfarë është një superkapacitor?

Superkapacitorët janë një lloj qelize ruajtjeje energjie, të ngjashme me një bateri, por me disa ndryshime kryesore. Ata janë pajisje të pavarura që ruajnë dhe lëshojnë energji vetë.

Ndryshimi më i madh midis një superkapacitori dhe një baterie është sa shpejt mund të ngarkohet dhe të lirohet energjia nga superkapacitori. Ndërsa bateritë janë të dizajnuara për të ofruar energji në mënyrë të qëndrueshme gjatë një periudhe më të gjatë (si minuta ose orë), superkapacitorët janë ndërtuar për të dorëzojnë energji shumë shpejt – brenda sekondave ose minutave.

Kjo i bën ata të përsosur për aplikacione që kërkojnë një goditje të shpejtë të fuqisë. Ju ndoshta përdorni superkapacitorë çdo ditë pa e kuptuar. Ata ndihmojnë pajisje si dritat në kamerën e telefonit tuaj, starterë portativë për makina, shënues fitness, dhe orë të zgjuara që kanë nevojë për rritje të shpejtë të energjisë për të funksionuar në mënyrë efikase.

Lexoni më shumë: Kuptimi i rrjedhjes së jonëve në dhe jashtë poreve më të vogla premton pajisje më të mira për ruajtjen e energjisë

Kur bëhen pajisje, prodhuesit zgjedhin nëse do të përdorin një bateri ose një superkapacitor. Ky vendim bazohet në sa fuqi është e nevojshme dhe sa shpejtë është e nevojshme. Shumicën e kohës, konsumatorët madje nuk janë të vetëdijshëm nëse brenda pajisjeve të tyre ka një bateri ose superkapacitor.

Në qelizat e ruajtjes së energjisë ku ruhen ngarkesat elektrike, elektrodat janë kyçe. Elektrodat e superkapacitorëve mund të bëhen me karbon aktivizuar. Kjo mund të bëhet nga mbeturina biomasa, si lëvozhgat e kokosit, lëvozhgat e bananes, lëvozhgat e mangostanit, dhe mbetjet e kafes. Unë përdora lëvozhga mangostani në kërkimin tim.

Për çfarë përdoren superkapacitorët?

Përveç dritave të kamerës dhe dyerve të emergjencës, superkapacitorët janë të dobishëm në energjinë e ripërtërishme. Ata veprojnë si sfungjerë energjie shumë të shpejtë që mund të thithin shpejt energjinë e tepërt kur panele diellore ose turbina era prodhojnë shumë. Ata gjithashtu mund ta çlirojnë këtë energji shpejt kur prodhohet shumë pak. Kjo ndihmon për të mbajtur rrjedhjen e energjisë të qëndrueshme edhe kur nuk është diell ose era.

Superkapacitorët janë akoma një lojtar i vogël në botën e ruajtjes së energjisë, me shitje rreth 3 miliardë dollarë amerikanë deri në 4 miliardë dollarë në vit. Për ta vënë në perspektivë, shitjet e baterive me litium-ion janë 50 miliardë deri në 60 miliardë dollarë amerikanë në vit. Shumica janë të prodhuara në Kinë dhe Japoninë, me disa prodhim edhe në Evropë dhe Amerikë.

Superkapacitorët nuk janë akoma të përhapur gjerësisht. Kjo është arsyeja pse shkencëtarët vazhdojnë të punojnë për të rritur kapacitetin total të ruajtjes së energjisë së superkapacitorëve duke ruajtur shpejtësinë dhe qëndrueshmërinë e tyre.

Çfarë roli mund të luajnë lëvozhdat e mangostanit?

Ka pasur pak kërkime për përdorimin e lëvozhdave të frutit mangostan për të krijuar karbon. Megjithatë, pemët e mangostanit rriten në mënyrë të bollshme nga bregu lindor i Afrikës së Jugut deri në Somali dhe Gine, dhe ato mund të përballojnë thatësirën dhe stuhitë e shiut.

Lëvozhdat e tyre përmbajnë natyrshëm 35%-45% përbërje të pasur me karbon. Kur përpunohen përmes tharjes, ngrohjes pa oksigjen dhe aktivizimit kimik, këto lëvozhda shndërrohen në karbon aktiv.

Përmes kërkimeve të mia, zhvillova një metodë të thjeshtuar për të shndërruar lëvozhdat e mangostanit në karbon aktiv shumë poroz. Duke kombinuar lëvozhdat e tharë me karbonatin e potasiumit dhe duke i ngrohur direkt në 700°C në një hap, krijova karbon të vlefshëm të aktivizuar nga mbetjet bujqësore.

Lexoni më shumë: Materiali i lenteve të kontaktit mund të prodhojë makina elektrike që karikohen brenda minutave

Zakonisht, krijimi i karbonit aktiv është një proces më i gjatë që përfshin parapërgatitjen e lëvozhdave të frutave, dhe ngrohjen përsëri. Pra, metoda ime e shpejtë e përshpejton këtë proces. Kjo metodë më e shpejtë e bën karbonin aktiv shumë më të lirë duke eliminuar fazën fillestare të ngrohjes prej pesë orësh në 400-500°C. Kjo kursen energji elektrike, dhe ul kostot e prodhimit si dhe kohën që duhet për të operuar furra. Kjo e bën atë më të përballueshëm për përdorim të gjerë tregtar.

Përdorimi i lëkurave të frutave për të krijuar karbon aktiv gjithashtu i parandalon ato të hidhen në vendpushimet e mbeturinave dhe në vend të kësaj i përdor për të bërë pajisje të vlefshme për ruajtjen e energjisë. Vetëm tre deri në pesë kilogramë lëkura frutash janë të mjaftueshme për të prodhuar qindra superkondensatorë. Kërkesa globale për superkondensatorë pritet të rritet ndjeshëm gjatë dekadës së ardhshme. Kjo kërkesë do të drejtohet kryesisht nga automjetet elektrike, sistemet e energjisë së ripërtërueshme dhe tregjet e elektronikës së konsumatorit që kërkojnë zgjidhje të fuqishme për ruajtjen e energjisë me cikël të shpejtë.

Lëkurat e agrumeve gjithashtu mund të përdoren për të bërë karbon aktiv. Në mbarë botën, industria e lëngjeve të agrumeve gjeneron 15 milionë tonë lëkura të hedhura, pulpë dhe fara çdo vit. Këto mbetje mund të përdoren për të bërë superkondensatorë.

Çfarë është e nevojshme për ta bërë këtë të ndodhë?

Disa kompani tashmë po e kthejnë mbeturinat ushqimore dhe bujqësore në karbon aktiv. Për shembull, Haycarb, me bazë në Sri Lanka, kthen lëvozhdat e kokosit në karbon aktiv. Takachar në SHBA po zhvillon gjithashtu teknologji të vogël për të kthyer mbeturinat bujqësore në produkte të dobishme si karbon aktiv.

Në Afrikë, fabrikat e përpunimit të frutave mund të krijojnë impiante për të kthyer mbeturinat e tyre në karbon aktiv. Ata mund ta shesin atë më pas kompanive të ruajtjes së energjisë ose industrive të tjera që e kanë nevojë.

Lexoni më shumë: Kimi e zgjuar kthen tullat e zakonshme në pajisje për ruajtjen e energjisë elektrike

Për ta bërë këtë të ndodhë, janë të nevojshëm ekspertë për të zhvilluar më tej shkencën. Qeveritë dhe sektori privat do të duhet të financojnë pajisje dhe impiante. Pastaj, fabrikat që prodhojnë superkondensatorë duhet të lidhen me industritë që mund t’i blejnë ato (prodhuesit e automjeteve elektrike, energjisë së ripërtërueshme dhe elektronikës).

Krijimi i superkondensatorëve nga lëkurat e frutave mund të krijojë vende pune dhe të mbështesë qëllimet e Afrikës për energjinë e ripërtërueshme.