Ngoài lá cây Phượng Hoàng đã được nghiên cứu và phát triển thành công, các nhà khoa học Trung Quốc tiếp tục thực hiện ý tưởng nghiên cứu chất thải từ củ khoai tây, rơm rạ, thân cây ngô, gỗ thông…
Trên khắp các nẻo đường tại các tỉnh Tứ Xuyên, Sơn Đông (Trung Quốc) đều được trồng loại cây Phượng Hoàng, mùa hè cho bóng mát, mùa thu lá vàng rơi tạo nên một phong cảnh tuyệt đẹp. Tuy nhiên, những chiếc lá khô này rụng xuống quá nhiều khiến người dân và công nhân môi trường phải đốt đi khiến cho không khí ô nhiễm. Nhưng mới đây, các nhà khoa học tại Sơn Đông, Trung Quốc đã tìm ra phương pháp chuyển đổi chất thải hữu cơ từ loại lá khô trên thành vật liệu carbon xốp để sản xuất thiết bị điện tử công nghệ cao, mang về một nguồn thu không hề nhỏ.
Siêu tụ điện được làm từ lá khô
Ý tưởng biến lá cây thành chất có thể kết hợp với điện cực để trở thành vật liệu sử dụng trong các thiết bị điện tử công nghệ cao đã có từ rất lâu nhưng vẫn chỉ nằm trên lý thuyết sơ khai. Nhưng mới đây, nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc Đại học Công nghệ Tề Lỗ, Sơn Đông, Trung Quốc được đăng tải trên Tạp chí Năng lượng Tái tạo và Bền vững cho thấy ý tưởng này sẽ nhanh chóng thành hiện thực khi các nhà khoa học tập trung vào việc biến chất thải hữu cơ của lá cây Phượng Hoàng thành vật liệu carbon xốp được sử dụng trong công nghệ lưu trữ năng lượng.
Nhà nghiên cứu Mã Hồng Phương, người đứng đầu nhóm nghiên cứu trên cho biết, đầu tiên, lá cây Phượng Hoàng khô được nghiền thành bột rồi đốt nóng ở nhiệt độ 220 độ C trong vòng 12 giờ. Sản phẩm thu được sau quá trình đốt là loại bột gồm nhiều hạt carbon nhỏ. Những hạt carbon nhỏ này sau đó được xử lý bằng dung dịch kali hydroxit để tăng cường độ xốp của bột than, rồi tiếp tục được đốt nóng ở nhiệt độ tăng dần từ 450 lên đến 800 độ C. Quá trình xử lý hóa học làm ăn mòn bề mặt của các hạt carbon khiến chúng trở nên cực kỳ xốp và sản phẩm cuối cùng thu được là bột carbon đen có diện tích bề mặt lớn và khả năng tích điện trở nên phi thường.
Cũng theo nhà nghiên cứu Mã Hồng Phương, trong hàng loạt các thử nghiệm điện hóa chuẩn tiếp sau đó, các nhà khoa học Sơn Đông nhận thấy vật liệu này có khả năng tạo ra siêu tụ điện có dung lượng lên đến 367 Farads/gram, cao gấp 3 lần siêu tụ điện graphene, loại tụ điện đang được đánh giá cao nhất hiện nay. Và các chất thải hữu cơ từ lá khô của cây Phượng Hoàng cũng cho chúng ta thu được lượng carbon xốp cao nhất so với các loại lá cây khác.
Giải pháp tối ưu cho nhu cầu lưu trữ năng lượng
Thông thường, tụ điện là một thiết bị lưu trữ năng lượng bằng cách giữ một điện tích trên 2 dây dẫn, cách nhau bởi 1 chất cách điện, và khả năng của các siêu tụ có thể lưu trữ gấp từ 10-100 lần tụ thông thường. Do độ phóng điện và nạp điện của nó nhanh hơn các loại pin nên nó có thể đáp ứng được nhu cầu lưu trữ năng lượng trong công nghệ máy tính, động cơ hybrid hoặc điện.
Cấu trúc xốp mịn chính là chìa khóa mở cửa cho những khám phá trong nghiên cứu này, vì nó tạo điều kiện tiếp xúc giữa các ion điện phân và bề mặt các mặt cầu của hạt carbon cũng như tăng cường chuyển đổi ion và khuếch tán nó trên bề mặt của hạt carbon. Do đó, các nhà nghiên cứu Trung Quốc hy vọng sẽ cải tiến hơn nữa các tính chất điện hóa này bằng cách tối ưu hóa quá trình, cho phép pha trộn hay thay đổi nguyên liệu.
Ngoài lá cây Phượng Hoàng đã được nghiên cứu và phát triển thành công, các nhà khoa học Trung Quốc tiếp tục thực hiện ý tưởng biến chất thải từ củ khoai tây, rơm rạ, thân cây ngô, gỗ thông, và các loại chất thải thực vật khác từ các sản phẩm nông nghiệp bị bỏ đi do hư hỏng, thành vật liệu điện cực carbon. Thành công này của các nhà khoa học Trung Quốc sẽ mở ra kỷ nguyên cho thế hệ siêu tụ điện mới, cũng như những bước tiến lớn trong tiến trình đổi mới các loại phương tiện giao thông bằng điện thay thế dần các phương tiện sử dụng nhiên liệu hóa thạch gây ô nhiễm môi trường.
