Istraživači “skladište” energiju koristeći ljuske jaja s novim provodljivim materijalom

Potrošene školjke kokošjih jaja mogu prijeći iz neželjenog biootpada u jeftin, obnovljiv i vrijedan alternativni materijal do metala u litij-ionskim baterijama. Istraživanje pod vodstvom Njemačke navodi da ljuska kokošjih jaja u prahu uspješno skladišti velike količine električne energije.

Međunarodni tim pod vodstvom istraživača s Karlsruhe Institute of Technology (KIT) testirao je ljuske jaja kao održivi izvor materijala za sustave skladištenja energije. Otkrili su da školjke u prahu mogu biti pristupačni i učinkoviti kondenzatori u litij-ionskim baterijama.

Svoja otkrića objavili su u znanstvenom časopisu Dalton Transitions of the Royal Society of Chemistry. Njihovo otkriće moglo bi pomoći smanjenju zapanjujućih količina globalnog prehrambenog otpada koji se proizvodi svake godine.

Peradarske farme svake godine proizvode ogroman broj kokošjih jaja. Osim što se konzumiraju kao hrana, jaja se šalju i farmaceutskim kompanijama i prerađivačkoj industriji kako bi poslužila kao sirovina za različite proizvode.

I potrošači i industrije koriste samo jestive dijelove jaja. Nejestivu ljusku jaja smatraju beskorisnom. Školjke se bacaju i završavaju kao biološki otpad na odlagalištima.

Sama ljuska jaja posjeduje zanimljiva kemijska i strukturna svojstva. Sastoji se od kompozitnog materijala – vlaknaste membrane koja sadrži puno proteina i kalcijevog karbonata (CaCO3), što se u eksperimentu pokazalo neprocjenjivim.

Kalcijev karbonat u ljuskama kokošjih jaja može spremiti puno energije

„Iznenađujuće je kako stalno postoje novi primjeri u kojima se iz prirodnih tvari dobro ili čak vrlo dobro dobiva materijal za proizvodnju elektrokemijskih sustava skladištenja“, objasnio je Maximilian Fichtner, istraživač Helmholtz Instituta Ulm (HIU). HIU je osnovao KIT radi istraživanja tehnologija pohrane elektrokemijske energije.

Fichtner je radio zajedno sa svojim kolegama iz Australije i Japana. Zajedno, istraživači su istraživali kemijska svojstva ljuski kokošjih jaja na bazi kemikalija.

Kao što je ranije spomenuto, ljuske jaja sadrže kalcijev karbonat. Spoj koji se temelji na ugljiku pokazao se sposobnim za skladištenje litijevih iona, što ga čini perspektivnim materijalom električnog vodiča za upotrebu u baterijama.

Istraživači su oprali, sušili i zdrobili ljuska kokoši jaja u fini prah. Nisu rasipali niti jedan dio ljuske jaja, koristili su i školjku bogatu kalcijevim karbonatom i unutarnju i vanjsku membranu pokrivača.

Zatim su upotrijebili prašak na bazi jajeće ljuske za stvaranje elektrode, električnog vodiča koji je dotakao nemetalni dio kruga, poput elektrolita baterije. Instalirali su elektrodu u eksperimentalnu ćeliju s metalnom litij anodom i elektrolitom koji nije koristio vodu.

Korištenje kokošjih ljuski jaja kao održivog materijala za elektrode u baterijama

Nakon mjerenja maksimalne količine energije koju je testna ćelija skladištila, istraživači su bateriju koristili kroz više od 1000 ciklusa punjenja i pražnjenja. Pratili su kolika je degradacija kapaciteta baterije s ponavljanim ciklusima.

Ispitna baterija postigla je izvrsne rezultate. Zadržala je čak 92 posto svog maksimalnog kapaciteta unatoč prolasku više od 1.000 ciklusa.

Pretvaranje kokošjih ljuski jaja u materijal za elektrode za litij-ionske baterije nije jedini način da se iz biootpada izvuku neke vrijednosti. Školjke služe kao sirovina za proizvodnju biorazgradive keramike, kozmetike i boja.

Nadalje, barem jedna druga studija testirala je ljuske jaja u aplikacijama koje se odnose na energiju. Godine 2012., istraživači sa Sveučilišta Huaqiao koristili su membranu ljuske jajeta kao separator koji je spriječio kratki spoj između elektroda superkondenzatora.

Studija pod vodstvom HIU-a, međutim, bila je prva koja je koristila biootpad u obliku ljuski kokošjih jaja kako bi im služila kao elektroda u bateriji. Istraživači planiraju poboljšati performanse elektroda na bazi jajne ljuske.