За последние несколько десятилетий люди произвели огромное количество пластиковых отходов - в этом нет никаких сомнений. По разным оценкам, в период с 1950 по 2015 год было произведено ошеломляющее 8,3 млрд.тонн пластика. И, как и следовало ожидать, печальное большинство из них оказалось на свалках. Вопрос о том, что можно сделать, чтобы переназначить все, что мусор - это тот, который страдает от многих ученых и активистов - возможно, до сих пор. Команда инженеров из Университета Пердью нашла способ превратить оставшийся без краски пластик в части для батарей.
Могут ли эти новые батареи быть ответом на нашу пластическую проблему?
Поворот пластмассовых отходов в «лучшие» батареи.
В ближайшем будущем литий-ионные аккумуляторы будут заменены литиево-ионными батареями; их дешевле сделать и они более плотные. Но есть одно предостережение: возможно только около 100 использований. Это в конечном итоге означает еще больший объем отходов, но исследователи из Purdue нашли способ расширить жизненный цикл ионно-литиевых батарей лития с переработанным пластиком. Но этого достаточно, чтобы приложить усилия?
Недавно команда инженеров опубликовала свою работу в ACS Applied Materials и Interfaces. Их процесс включает в себя вставку пластика, смоченного в сере, в микроволновую печь, которая затем «превращает материал в идеальное вещество для увеличения срока службы предстоящих батарей до более чем до 200 циклов зарядки-разрядки».
Пластик превращается в «углеродные леса», что в конечном итоге увеличивает срок службы батареи, предотвращая в так называемый эффект «полисульфидного челночного движения». Эффект челночного действия ограничивает срок службы ионно-литиевых батарей лития.
Литиево-серная батарея имеет две стороны: литий и серу. Ионы лития переходят в серу при контакте с зарядом, образуя сульфид лития. «Побочный продукт этой реакции, полисульфид, имеет тенденцию переходить обратно на литиевую сторону и предотвращает миграцию ионов лития в серу. Это уменьшает зарядную емкость батареи, а также продолжительность жизни », - объясняют источники.
Команда полагала, что пластиковый мусор может быть превращен в углеродный барьер, чтобы это не происходило - и это сработало. Патрик Ким (Patrick Kim), научный сотрудник по химическому машиностроению Пердью, прокомментировал: «Самый простой способ блокировать полисульфид - это установить физический барьер между литием и серой».
Он добавил: «Полученный из пластмассы углерод из этого процесса включает сульфонатную группу с отрицательным зарядом, что также является полисульфидом». Эта аналогичная структура позволяет углеродным эшафотам быть эффективными.
Но стоит ли свеч эта новая технология?
Возможно, вам интересно, имеет ли этот метод рециркуляции последствия? И батарея, которая по-прежнему имеет только 200 применений, действительно улучшает? Ожидается, что в настоящее время используются литиево-ионные аккумуляторы до 500 циклов зарядки, поэтому производительность литиево-серных батарей по-прежнему кажется субаревой. Хотя поиск решений для нашей растущей пластической проблемы невероятно важен, возможно, увеличение количества других видов отходов в процессе кажется немного близоруким.
Что произойдет со всеми этими мертвыми батареями и устройствами, поскольку мобильные телефоны, планшеты и другие гаджеты рассчитаны на половину?
Существует много вопросов, вызванных этим так называемым продвижением. Как и многие вещи, кажется, что «лучшая» замена может быть не такой большой. Даже при улучшении Purdue литиево-серная батарея будет длиться примерно в два раза дольше, чем литий-ионная батарея, что означает, что она, вероятно, также не будет более экологически чистой.
Ранее в 2018 году ученые из университета RMIT показали лучшее решение: протонную батарею. Основной материал этой батареи - углерод, что делает его более дешевым и экологически чистым, чем литиевые батареи. Согласно сообщениям, протонная батарея может быть более надежной в качестве экологически сознательного энергетического решения.