苹果核、谷粒和核桃壳有什么共同点?它们有朝一日可用于为数据中心供电。
随着世界致力于以经济和环保的方式为这些设备供电，弗吉尼亚理工大学的两名研究人员正在研究如何将食物垃圾及其相关生物质转化为可充电电池。
“这项研究可能是解决可充电电池可持续能源问题的一个难题，”该项目的共同负责人、农业与生命科学学院食品科学与技术系副教授黄海波说。“对这些可重复使用电池的需求猛增，我们需要找到一种方法来减少电池对环境的影响。”
该研究由美国农业部基础和应用科学计划提供的为期三年、价值 450,000 美元的赠款资助，优先领域是生物加工和生物工程。该赠款将持续到 2023 年 4 月。
根据初步结果，研究人员发现食物垃圾中的纤维成分是开发可用作电池阳极(电池负极端子)的先进碳材料的关键。
“我们利用农业废弃物衍生的碳材料承载锂和钠等碱金属的独特方法将为农业废弃物处理和电池技术带来重大进步，”化学系副教授冯林说。项目的首席研究员。
这项研究将促进农业系统中产生的农业废物的利用，以实现增值碳生产并最终实现储能设备。
该团队使用高度可调、丰富且具有成本效益的原材料来解决储能领域的需求。使用废物衍生的碳材料作为金属负极的主体可以显着减少每个电池的碱金属使用量。
通电
不久前，当这个想法出现时，黄和林打了一场篮球比赛。
“我们想为什么不把食物垃圾转化为电池材料，因为全球有多少食物垃圾，”黄说。“这些废物大部分被放入垃圾中，然后被送往垃圾填埋场。我们只需要解决电池方面的问题。”
严重依赖石墨——一种有限的资源——来制造电池阳极。
研究人员首先测试了不同类型的食物垃圾材料，看看是否可以用来制造电池。
“作为一名食品加工工程师，我可以修改食物的成分，”黄说。“我可以去除蛋白质和脂质以及一些矿物质，看看它如何影响电池性能。”
研究人员发现，当从方程式中去除某些化合物时，热处理后的纤维素、半纤维素和木质素等必需化合物足以为电池工作。
这项研究将促进农业系统中产生的农业废物的利用，以实现增值碳生产并最终实现储能设备。
这项研究将促进农业系统中产生的农业废物的利用，以实现增值碳生产并最终实现储能设备。Max Esterhuizen 为弗吉尼亚理工大学拍摄的照片。
一天一个苹果，充电器远离我
在即将到来的项目的最后两年中，研究人员将进一步测试食物垃圾转化的碳，并根据实验室的反馈来优化电池科学。最后一步将是对实施该技术的可行性进行经济分析，以确保推向市场时的使用。
该技术的预期初始用途是为数据中心或其他大型储能设施提供负担得起的储能解决方案，其中电池的尺寸不是一个因素。随着他们的进步，研究人员希望能够将食物垃圾转化为没有今天所经历的杂质的碳。
“我们有机会解决两个不同行业的两个紧迫问题，”黄说。“在食品供应链中，大量能源已经投入到食品的生产和运输中。我们必须从食物浪费中恢复价值。这是一个绝佳的机会，因为电池生产需要与传统碳不同的材料。”
虽然他们目前可能无法解决必须更换电视遥控器电池的问题，但该团队正在帮助该技术更接近于让食物垃圾为人们日常使用的设备供电。
只是不要低估苹果废物、废谷物和核桃壳的力量。
