Nghiên cứu được tiến hành bởi Đại học Sydney, tập trung vào phần hạt sầu riêng và mít, thường được xem là phần phụ phẩm bỏ đi do chỉ có phần thịt quả của cả hai loại hạt này – bao quanh phần hạt cỡ lớn, thường không ăn được – được tiêu dùng phổ biến.

Bí mật nằm ở các cấu trúc carbon tự nhiên của các hạt sầu riêng và mít, được mô tả là “giàu chất xơ” và “nạc” và các đặc điểm này cho phép dự trữ năng lượng hiệu quả nếu can thiệp một số kỹ thuật. “Sử dụng sầu riêng và mít mua từ một chợ, chúng tôi chuyển đổi phụ phẩm (biomass) của các loại trái cây này thành các siêu tụ điện có thể dùng để dự trữ điện hiệu quả”, theo đồng tác giả nghiên cứu, giáo sư Vincent Gomes. “Biomass trái cây được làm nóng trong nước và sấy lạnh để chuyển đổi thành vật chất tổng hợp bọt khí carbon ổn định, cực nhẹ và xốp, dùng cho hàng loạt ứng dụng, bao gồm siêu tụ điện”.

Theo ScienceDirect​, bọt khí carbon là các vật liệu cực rỗng, giống như miếng bọt biển, với diện tích bề mặt cực lớn, cả hai tính chất đều là rất quan trọng, cho phép dự trữ điện. Mặt khác, các siêu tụ điện về cơ bản là các nguồn năng lượng yếu hơn một pin sạc nhưng nhanh hơn và bền hơn (có thể sạc và tái sử dụng nhiều hơn và ở tốc độ nhanh hơn nhiều nhưng với mật độ năng lượng/điện áp thấp hơn). “Các siêu tụ điện giống như một hồ chưa năng lượng, giải phóng năng lượng một cách nhịp nhàng. Chúng có thể nhanh chóng dự trữ những lượng năng lượng lớn trong một thiết bị nhỏ và sau đó cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện khác như điện thoại di động, tablet và laptop chỉ trong vài giây”, giáo sư Gomes giải thích. “Chúng tôi từng chiết suất bọt khí từ trái cây để sản xuất các điện cực và thử nghiệm các tính năng trữ năng lượng, sau đó phát hiện ra các kết quả hiếm có”.

Các đặc điểm bền vững kép

Phát hiện này có thể được coi là một phát hiện bền vững về môi trường, cả về khía cạnh tái sử dụng phụ phẩm thực phẩm. “Phụ phẩm từ sầu riêng là một vật chất có chi phí bằng 0 mà người dân muốn bỏ đi càng nhanh càng tốt vì mùi quá mạnh”, giáo sư Gomes giải thích. “Tuy nhiên, chúng tôi phát hiện ra đây là một nguồn bền vững, có thể chuyển đổi loại chất thải này thành sản phẩm bền vững để giảm chi phí dự trữ năng lượng thông qua một cơ chế tổng hợp xanh, không sử dụng hóa chất”.

Ngoài tái sử dụng phụ phẩm thực phẩm để bảo vệ môi trường, các nhà nghiên cứu cũng nhấn mạnh bản chất thân thiện môi trường của phương pháp sản xuất bọt khí carbon, mà giáo sư Gomes mô tả là “phương pháp can thiệp kỹ thuật xanh, không độc hại”, cũng như tính hiệu quả cao hơn của bọt khí từ trái cây so với các vật liệu truyền thống. “Các siêu tụ điện từ sầu riêng và mít hoạt động tốt hơn nhiều so với các vật liệu hiện đang sử dụng và tương đương, nếu không nói là tốt hơn, các vật liệu đắt đỏ từ lá graphit”, ông cho biết thêm. “Đối mặt với nguồn cung nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt, các siêu tụ điện chiết xuất tự nhiên đang dẫn đầu xu hướng phát triển các thiết bị dự trữ năng lượng hiệu quả cao”.

Sầu riêng cũng là vua dự trữ năng lượng

Các bọt khí carbon từ sầu riêng (durian-based carbon aerogels hay DCA) được phát hiện có khả năng giữ mức điện dung cao hơn nhờ “các đặc tính tăng cường” là diện tích bề mặt cao hơn 56% và mức độ xốp cao hơn 21%so với bọt khí carbon từ mít (JCA). “Điẹn dung đo lường cho DCA là 591 F g−1, cao gần gấp đôi so với điện dung JCA (292 F g−1), cho thấy tỷ lệ lớn hơn tụ điện trong DCA”, các nhà nghiên cứu cho hay. “Điện cực DCA cũng có mật độ năng lượng cao hơn nhiều (82.9 W h kg−1) so với JCA (40 W h kg−1). Sức mạnh của DCA vượt xa JCA. Tuy nhiên, cả hai điện cực đều là các ứng cử viên hấp dẫn cho thế hệ siêu tụ điện thế hệ kế tiếp, có sức mạnh lớn, chi phí thấp để dự trữ năng lượng từ phế phẩm thực phẩm”.

Theo Journal of Energy Storage