Cina: un’innovazione tramuta l’olio esausto in un’accumulatore elettrico molto efficiente

Gli scienziati cinesi hanno fatto una scoperta che potrebbe cambiare completamente il modo in cui immagazziniamo l’energia, trasformando l’olio di scarto in una sostanza estremamente utile  per l’immagazzinamento dell’energia.

Mentre il mondo è alle prese con la crescente domanda di energia, i supercondensatori stanno diventando sempre più popolari grazie ai loro tempi di carica e scarica rapidi, che li rendono perfetti per le applicazioni ad alte prestazioni.

Secondo un comunicato stampa dell’Accademia cinese delle scienze (CAS), il metodo innovativo dei ricercatori offre un modo sostenibile per produrre questi supercondensatori, affrontando al contempo le sfide della gestione dei rifiuti e dell’accumulo di energia.

“Utilizzando l’olio di scarto come precursore, non solo ricicliamo i rifiuti trasformandoli in una risorsa preziosa, ma creiamo anche un materiale per supercondensatori con eccezionali proprietà elettrochimiche”, ha dichiarato nel comunicato stampa il dottor Suyun Xu, ricercatore di punta del progetto.
“Il nostro approccio ottimizza la struttura dei pori e utilizza l’additivazione dell’azoto per aumentare le prestazioni dei supercondensatori, aprendo nuove possibilità di accumulo di energia sostenibile e ad alta efficienza”.

Immagine di presentazione della ricerca

Trasformare i rifiuti in un tesoro

Il team di ricerca dell’Università di Shanghai per la scienza e la tecnologia e dell’Università Tongji ha presentato il suo nuovo approccio per trasformare l’olio di scarto in materiali di carbonio ad alte prestazioni in una pubblicazione di ottobre.

Il team ha prodotto carboni porosi gerarchici (HPC) additivati con azoto utilizzando melamina e acido linoleico, che sono oli di scarto.
Questi materiali sono particolarmente preziosi come elettrodi per supercondensatori grazie alla loro ampia superficie e alla superconduttività.

Dopo aver riscaldato i materiali ad alte temperature, l’idrossido di potassio (KOH) li attiva. Questo trattamento porta alla creazione di HPC con un’area superficiale fino a 3474,1 m²/g, una caratteristica fondamentale per aumentare la capacità di stoccaggio e le prestazioni.

Inoltre, i mesopori, che costituiscono oltre il 70% dello spazio dei pori in questi HPC, aumentano notevolmente l’efficienza del trasporto degli ioni, fondamentale per l’immagazzinamento dell’energia.

“Questi HPC sono caratterizzati da mesopori che rappresentano dal 72,9% al 77,3% del volume totale dei pori, essenziali per migliorare la capacità di stoccaggio del materiale e l’efficienza del trasporto ionico”, si legge nel comunicato stampa.

Immagazzinamento sostenibile dell’energia per i veicoli elettrici

Questa scoperta innovativa non solo affronta il problema dell’immagazzinamento dell’energia, ma promuove anche un’economia circolare riutilizzando l’olio di scarto.

Il team contribuisce a ridurre i rifiuti ambientali e a sviluppare una tecnologia efficiente dal punto di vista delle risorse, trasformando l’olio di scarto in materiale utile.

Gli HPC migliorati dimostrano prestazioni impressionanti dei supercondensatori, “aprendo la strada a sistemi energetici più verdi ed efficienti in tutto il mondo” e incrementando lo stoccaggio di energia rinnovabile.

“L’additivazione dell’azoto, facilitato dalla melamina, ha migliorato la conduttività e ha introdotto siti attivi nella struttura del carbonio, aumentando la reattività elettrochimica”, si legge nel comunicato stampa.
“Di conseguenza, gli HPC hanno raggiunto una capacità specifica di 430,2 F g-1, con un tasso di ritenzione dell’86,5% dopo 2000 cicli di carica/scarica”. Si tratta quindi di una batteria molto efficiente e di buona durata.

La scoperta potrebbe portare a un futuro energetico più pulito ed efficiente, in cui i materiali di scarto vengono trasformati in potenti fonti per sistemi energetici sostenibili, con applicazioni nei veicoli elettrici (EV), nell’accumulo di energia rinnovabile e in altre tecnologie all’avanguardia.

Estratto dello studio

La struttura razionale dei pori e l’abbondanza di gruppi funzionali superficiali dei carboni porosi gerarchici (HPC) sono importanti per la loro applicazione pratica nei supercondensatori. L’acido linoleico liquido e la melamina solida sono stati accuratamente mescolati e sottoposti a carbonizzazione sotto pressione autogena a temperature elevate (CAPET), seguita da attivazione con KOH, per produrre HPC uniformemente drogati con N.

La struttura e le proprietà chimiche superficiali sono state controllate regolando il rapporto di drogaggio N. Questa regolazione consente di ottenere un’elevata conduttività, abbondanti superfici accessibili agli ioni, porosità gerarchica con canali micro-mesoporosi appropriati ed eteroatomi N e O. L’aggiunta di melamina ha aumentato notevolmente l’area superficiale a 3474,1 m2 g-1 e la proporzione del volume dei mesopori al 72,9%-77,3% negli HPC.

La struttura cristallina e i gruppi funzionali degli HPC sono stati rivelati dal diffrattometro a raggi X, dalla spettrometria Raman e dalla spettrometria fotoelettrica a raggi X, indicando che LA-HPCs-N0,5 è un promettente materiale elettrodico per supercondensatori. Questo materiale ha presentato eccellenti prestazioni di immagazzinamento della capacità e stabilità ai cicli, con una capacità specifica di 430,2 F g-1 a 1 A g-1 in un sistema elettrolitico di 6 mol L-1 KOH. Il tasso di conservazione della capacità è stato dell’86,5% dopo 2000 cicli di carica e scarica a 10 A g-1 . Questo studio ha dimostrato con successo che la preparazione senza template di HPC drogati con N da oli di scarto è fattibile, economica e sostenibile.