Группа исследователей из индийских институтов PSG и Manipal превратила куриные перья в пористый углерод и объединила его с оксидом цинка-галлия для создания суперконденсаторов — устройств для быстрого сохранения заряда. Статья с описанием экологичной технологии опубликована в научном журнале Scientific Reports.
Суперконденсаторы отличаются от обычных аккумуляторов способностью заряжаться за секунды и выдерживать десятки тысяч циклов перезарядки без потери эффективности. Их часто применяют в электротранспорте и электронике для сглаживания пиковых нагрузок, однако они обычно накапливают меньше энергии, чем литиевые аналоги. Решить эту проблему удалось за счет комбинации металлического полупроводника и биоуглерода. В процессе нагревания куриные перья, состоящие из белка кератина, превратились в пористый проводящий каркас, который улучшает движение ионов и накопление заряда внутри электрода.
Эксперименты показали, что углерод из перьев резко повысил ёмкость композита — она достигла рекордных 642 фарадов на грамм. Собранное на его основе устройство продемонстрировало удачный баланс: оно накапливает достаточно энергии для питания электроники и при этом отдаёт её мощными импульсами — именно то, что нужно для сглаживания пиковых нагрузок. Суперконденсатор также оказался долговечным: после 5000 циклов зарядки и разрядки он сохранил 94% первоначальной ёмкости.
«Внедрение экологичных источников углерода, таких как куриные перья, не только улучшает электрохимические свойства композита, но и отвечает стратегиям создания зеленых материалов», — отмечает автор исследования Тангараджу Дхейвасигамани.
Ежегодно птицефабрики по всему миру избавляются от миллионов тонн перьев, которые практически не разлагаются в природе из-за прочной структуры кератина. До сих пор переработка таких отходов в основном ограничивалась производством кормовых добавок для сельскохозяйственных животных.
Использование биомассы перьев для синтеза пористого углерода открывает принципиально новый путь к безотходному производству. Созданные на этой базе экологичные устройства в будущем смогут заменить токсичные литий-ионные батареи там, где требуется мгновенная отдача мощности — от электромобилей до портативной электроники.
Ранее ученые превратили пластиковые бутылки в ценный уголь для фильтров.