科学家提出用旧口罩制造电池

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科学家提出用旧口罩制造电池 - 俄罗斯卫星通讯社, 1920, 27.01.2022
国立研究型技术大学MISIS( NUST MISiS)的科学家与来自美国和墨西哥的同事共同开发出一项新技术,用使用过的医用口罩和药品包装生产廉价电池。据作者介绍,该技术可将难以处理的废物转化成原材料。研究结果发表在Journal of Energy Storage杂志上。
NUST MISIS的研究人员表示,在冠状病毒大流行期间,地球上的居民每月使用超过1300亿个口罩,这些口罩变成了数百吨的聚合物垃圾。当它们被焚烧时,会释放出有毒气体,因此处理这些垃圾的任务尤为紧迫。
NUST MISIS的科学家们与外国同事共同开发出一项新技术,利用使用过的口罩生产经济型电池,而废旧的药品包装被用于制作电池的外壳。这样一来,医疗废物就成为制造电池的基础,只需要购买石墨烯。
这项新技术使我们可以获得既薄又灵活的廉价电池,由于其成本低,这些电池也可以是一次性的。它们在很多方面优于较重的、金属外壳的传统电池,后者的生产成本更高。据研究者介绍,这种新型电池可用于从钟表到灯具的家用设备。
"为了制造超级电容电池,采用了以下步骤:首先,用超声波对口罩进行消毒,再浸入浸渍口罩的石墨烯"墨水"中。然后,将材料在压力下压制,加热到140摄氏度(在制造传统的超级电容电池时,热解-碳化温度非常高,最高可达1000-1300摄氏度,而新技术可以将能源消耗降到十分之一)。最后,在两个由新材料制成的电极之间放置一个具有绝缘性能的垫片(也由口罩材料制成)。"它被一种特殊的电解质浸渍,然后用药品包装材料制作一个保护壳。”NUST MISiS基础设施项目 "基于混合型钙钛矿的高性能聚合物串联光伏"的科学主管扎希多夫·安瓦尔说。
与传统的同类产品相比,新电池具有高密度的存储能量和电容。以前使用类似技术生产的扣式电池的容量为每1公斤10瓦时,而NUST MISIS的科学家和他们的外国同事将其提高到98瓦时/公斤。
当科学家们决定将CaCoO系无机钙钛矿纳米颗粒添加到由口罩制成的电极中时,电池的能量容量又增加了一倍(208瓦时/公斤)。实现了每克1706法拉的高电容,这明显高于未添加石墨烯的最佳碳化电极的电容(每克1000法拉)。
科学家们以前曾尝试使用不同的多孔天然材料和废物来制作超级电容器的电极。比如椰子壳、稻壳,最近甚至还有报纸、汽车轮胎垃圾等。但是利用它们总是需要在特殊的炉子里进行高温退火(炭化)。口罩被证明是一种更简单、更便宜的加工材料,因为石墨烯的浸渍足以使其具有独特的性能。
未来,研究人员计划利用这项新技术生产用于电动汽车、太阳能发电厂和其他用途的电池。
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