Každý, kdo si někdy pochutnal na čerstvých krabích stehnech nebo humřích ocáskách, může potvrdit, jak obtížné je dostat se přes jejich tvrdé skořápky. Ale místo toho, aby je vědci vyhodili, „upcyklují“ tyto skořápky na porézní, uhlíkem plněné materiály s různým využitím.
Tým publikující v časopise ACS Omega použil tento „krabový uhlík“ k vytvoření anodových materiálů pro sodíkové baterie – nastupujícího konkurenta lithium-iontových baterií. Lithium-iontové baterie se v posledních letech staly všudypřítomnými a pohánějí telefony, auta a dokonce i zubní kartáčky. Protože je však množství lithia na světě omezené, obrátili někteří výzkumníci svou pozornost na jeho „chemické příbuzné“.
Vědci již dříve vytvořili biologicky odbouratelnou zinko-iontovou baterii s využitím chitinu v krabích skořápkách. Tyto odpady by však mohly být přeměněny na „tvrdý uhlík“, materiál zkoumaný jako možná anoda pro sodíkové iontové baterie. I když je chemicky podobný lithiu, ionty sodíku jsou větší, a proto nekompatibilní s anodou lithium-iontové baterie, která je obvykle vyrobena z grafitu.
Tento materiál se může stát použitelnou anodou pro baterie, pokud se tvrdý uhlík zkombinuje s kovovými polovodičovými materiály, jako jsou dichalkogenidy přechodných kovů (TMD). Yun Chen, Yue Zhao, Hongbin Liu a Tingli Ma proto chtěli prozkoumat, jak by bylo možné zkombinovat dva různé TMD – sulfid cíničitý a sulfid železnatý – s tvrdým uhlíkem vyrobeným ze skořápek krabů a vytvořit tak životaschopnou anodu sodíkové baterie.
Pro výrobu „krabího uhlíku“ vědci zahřáli krabí skořápky na teplotu přesahující 537 °C. Poté přidali uhlík do roztoku sulfidu cíničitého (SnS2) nebo sulfidu železnatého (FeS2) a následně je vysušili, aby vznikly anody. Porézní, vláknitá struktura krabího uhlíku poskytla velkou povrchovou plochu, což zvýšilo vodivost materiálu a jeho schopnost účinně přenášet ionty.
Při testování v modelové baterii tým zjistil, že oba kompozity mají dobrou kapacitu a vydrží nejméně 200 cyklů. Výzkumníci tvrdí, že tato práce by mohla poskytnout cestu k využití dalších odpadů a pomoci vyvinout udržitelnější technologie baterií.
Zdroj: acs.org, redakce
