Siêu tụ điện từ cây gai dầu Tùy chọn

[Diệu Minh]

Siêu tụ điện từ cây gai dầu


Sau nhiều thế kỷ bị cấm, cuối cùng cây gai dầu cũng đã được cho phép trồng trở lại tại Mỹ. Các nhà khoa học cho biết các sợi truyền dẫn làm từ cây gai dầu có thể trữ năng lượng tương đương với graphene, chất liệu tiêu chuẩn cho các siêu tụ điện hiện nay. Họ đang công bố các nghiên cứu, và 1 công ty mới của Canadian đang phát triển trong lĩnh vực này, tại Hội nghị lần 248 của Cộng đồng hóa học Hoa Kỳ (ACS) – cộng đồng khoa học lớn nhất thế giới.


Mặc dù cây gai dầu và cây cần sa thuộc cùng loại thực vật, nhưng chúng rất khác nhau và đã bị cố tình làm cho mọi người hiểu nhầm về sự ảnh hưởng của chúng với kinh tế xã hội cũng như các vấn đề môi trường.

Cây gai dầu là 1 loài thực vật hữu ích nhất mà chúng ta có. Lịch sử của loài người cho thấy cây gai dầu đã được sử dụng trong khoảng thời gian 5000 – 7000 năm trước công nguyên.




Cây gai dầu công nghiệp và hạt cây gai dầu có thể thay đổi nền kinh tế của cả thế giới theo chiều hướng tích cực và lợi ích hơn, vì vậy nó nên được khai thác tối đa tiềm năng, đặc biệt là trong lĩnh vực dự trữ năng lượng.

Tiến sĩ David Mitlin giải thích rằng các siêu tụ điện là những thiết bị lưu trữ năng lượng mà có tiềm năng thay đổi cách mà chúng ta sử dụng các thiết bị điện tử trong tương lai. Không giống như các viên pin hiện nay cần vài giờ để sạc, các siêu tụ điện có thể sạc và xả chỉ trong vài giây. Nhưng chúng không thể lưu trữ nhiều năng lượng như các viên pin. 1 cách mà các nhà nghiên cứu đang thực hiện để tăng mật độ năng lượng của các siêu tụ điện lên đó là thiết kế các điện cực cho tốt hơn. Đội ngũ của Mitlin đã tìm ra cách để chế tạo chúng bằng việc sử dụng các sợi cây gai dầu – chúng có thể lưu trữ năng lượng tương đương với chất liệu tốt nhất hiện nay – graphene.

“Năng suất các thiết bị điện-hóa học của chúng tôi tương đương hoặc có thể tốt hơn các thiết bị làm từ graphene”, Mitlin cho biết. “Điểm mấu chốt ở đây là các điện cực của chúng tôi được làm từ các chất sinh học chỉ sử dụng các quy trình chế biến đơn giản, vì vậy rẻ hơn rất nhiều so với graphene”.

Cuộc chạy đua phát triển các siêu tụ điện phần lớn xoay quanh graphene – 1 chất liệu cứng, nhẹ được làm từ các lớp carbon mỏng như kích thước nguyên tử, khi được xếp lên nhau có thể tạo thành các điện cực. Các nhà khoa học đã tìm ra cách để tận dụng các tính chất độc đáo của graphene để làm các tấm pin mặt trời tốt hơn, các hệ thống lọc nước, công nghệ màn hình cảm ứng, cũng như là pin và các siêu tụ điện. Vấn đề duy nhất là nó quá đắt tiền.

Nhóm của Mitlin quyết định thử nghiệm xem họ có thể làm ra chất liệu carbon giống graphene từ các sợi cây gai dầu hay không. Các sợi này có trong vỏ cây và chúng thường bị thải ra từ các ngành công nghiệp Canada sử dụng cây gai dầu trong lĩnh vực may mặc, chế tạo vật liệu xây dựng và các sản phẩm khác. Mỹ cũng sẽ sớm trở thành 1 nhà cung cấp vì bây giờ chính phủ đã cho phép trồng giới hạn cây gai dầu, và dĩ nhiên chúng không gây ảo giác như người anh em họ của mình – cây cần sa.

Cây gai dầu không giống như cây cần sa (marijuana)

Từ năm 1950, chính phủ Mỹ đã gom chung cây gai dầu cùng 1 loại với cây cần sa, vì vậy các cánh đồng cây gai dầu đã bị tiêu hủy số lượng lớn tại Mỹ. Cơ bản thì cây gai dầu cùng họ với cây cần sa. Tuy vậy, chúng lại khác nhau rất nhiều, các nhánh riêng của cây gai dầu có rất nhiều khác biệt quan trọng.

Cây gai dầu công nghiệp có chứa cấp độ Chất dẫn xuất cần sa Tetrahydrocannabinol (THC) rất thấp, nó là thành phần nền tảng tác động đến thần kinh. Khác với cây cần sa được trồng chỉ để cho mục đích tác động thần kinh, bạn không thể gặp ảo giác nếu dùng cây gai dầu. Cây cần sa có thể dùng để hút chứa khoảng 5-10% THC, cây gai dầu công nghiệp chỉ chứa khoảng 1/10 số lượng đó. Vì vậy để gây ra ảo giác, 1 người cần phải hút khoảng 1 tá điều thuốc được làm từ cây gai dầu trong 1 thời gian rất ngắn để đạt được trạng thái đó.

Lý do mà chất THC có rất ít trong cây gai dầu đó là THC được hình thành ở tuyến nhựa trên chồi hoặc hoa của cây cần sa cái. Cây gai dầu công nghiệp không được trồng để lấy chồi, vì vậy không có bộ phận chính để tạo ra chất THC. Hơn nữa, cây gai dầu công nghiệp có sự tích tụ lớn chất hóa học gọi là Cannabidiol (CBD), chất này có tác dụng ngược lại với chất THC vì vậy nó sẽ làm giảm hiệu quả của chất THC khi hút.

Các nhà khoa học đã từ lâu nghi ngờ về những giá trị lớn hơn nữa của cây gai dầu – vấn đề ở đây chỉ là tìm ra cách để sử dụng nguyên liệu này.

“Chúng tôi đã tìm ra bí mật của nó”, Mitlin nói, anh hiện đang hợp tác với đại học Clarkson ở New York. “Bí mật ở đây là thật sự hiểu được cấu trúc của nguyên liệu và cách điều chỉnh để nó tạo ra những tính chất đáng kinh ngạc mà bạn cần”.

Đội của anh ta đã tìm ra rằng nếu họ nung nóng các sợi cây gai dầu trong 24h đồng hồ ở nhiệt độ 177 độ C, rồi thổi hơi nóng ở cường độ cao tiếp đó, nó sẽ chuyển thành carbon nanosheet.

Nhóm Mitlin đã chế tạo siêu tụ điện bằng cách sử dụng carbon làm từ cây gai dầu như là các tụ điện và chất lỏng ion là chất điện phân. Khi hoàn tất, các thiết bị đó đã hoạt động tốt hơn rất nhiều so với các siêu tụ điện hiện nay cả về mật độ năng lượng lẫn nhiệt độ có thể chịu được khi hoạt động. Các thiết bị chế tự cây gai dầu đem lại mật độ năng lượng tương đương 12watt/h mỗi kg, lớn hơn gấp 2 hoặc 3 lần so với các siêu tụ điện hiện nay. Nó cũng có khả năng hoạt động trong giới hạn nhiệt độ lớn, từ nhiệt độ đóng băng đến hơn 93 độ C.

“Chúng tôi đã vượt qua giai đoạn chứng minh lý thuyết, và bây giờ đang chuẩn bị cho quá trình sản xuất”, anh ta cho biết.




Chính phủ đã hợp tác với các tay vận động hành lang của các tập đoàn để gom cây gai dầu chung 1 nhóm với cây cần sa. Nguyên nhân chính đó là do cây gai dầu có quá nhiều công dụng trong lĩnh vực nhiên liệu, nhà ở, thực phẩm, thuốc men y tế mà các tập đoàn không thể khai thác được. Hãy nghĩ xem bao nhiêu tập đoàn đang gây ô nhiễm môi trường sẽ bị sụp đổ nếu cây gai dầu được phép trồng tự do. Ngành công nghiệp dầu mỏ, dược phẩm, xây dựng sẽ cần thay đổi mô hình kinh doanh để có thể tồn tại.

Mitlin, đã thực hiện cac nghiên cứu khi còn ở trường đại học Alberta, nhận tài trợ từ Alberta Innovates Technology Futures, Học viện quốc gia về công nghệ nano (Canada) và Tổ chức thịt và gia súc Alberta.




Những lợi ích về môi trường của cây gai dầu:

⦁ Cây gai dầu cho tỷ lệ 95.5% khi qua quá trình nhiệt phân để tạo thành nhiên liệu.

⦁ Sinh khối có giá trị nhiệt lượng đến 8000 BTU/pound, và không tạo ra sulphur hoặc tro sau quá trình đốt.

⦁ Cây gai dầu đứng đầu về sinh khối trên mỗi acre (1 acre = 4046,85642 m2). Nhà chuyên gia về sinh khối Lynn Osburn dự đoán rằng 1.5 đến 3.5 triệu acre cây gai dầu có thể thay thế toàn bộ nguyên liệu hóa thạch của Canada.

⦁ Từ 75% – 90% giấy được làm từ sợi cây gai dầu cho đến cuối những năm 1800.

⦁ 1 acre cây gai dầu sẽ sản xuất đủ bột giấy tương đương với 4.1 acre cây thông thường trong 20 năm.

⦁ Quy trình sản xuất giấy của cây gai dầu không cần sử dụng thuốc tẩy cholorine dioxin và sử dụng ít hơn 75% – 85% acid sulphur.

⦁ Giấy từ cây gai dầu có thể tái chế 7,8 lần, bột giấy thông thường chỉ được 3 lần.

⦁ Cây gai dầu tạo ra lớp vỏ mềm cứng và dai nhất trên thế giới. Cho đến năm 1820, 80% nguyên liệu quần áo, vải, dây thừng đều được làm từ cây gai dầu.

⦁ Quần áo từ cây gai dầu chắc hơn, bền hơn, ấm hơn và thấm tốt hơn cotton. Tuyệt vời nhất là nó có thể trồng được tại Canada trong khi cotton thì không.

⦁ 1 acre cây gai dầu sẽ sản xuất gấp 2-3 lần sợi so với cotton, khoảng 1000 pound sợi mỗi acre.

http://beforeitsnews.com/vietnamese/2014/0...dau-273002.html