Eine Gesichtsmaske mit Batterien. MarinaVarnava/iStock
Mit dem Aufkommen der COVID-19-Pandemie sind Menschen mit jeder Infektionswelle mehr und mehr auf persönliche Schutzausrüstung oder PSA angewiesen. Während Einweg-Gesichtsmasken einen großen Teil der PSA auf der ganzen Welt ausmachen,Es wurde nicht viel über die ordnungsgemäße Entsorgung dieser Produkte nachgedacht.
Obwohl diese Produkte in unserem Kampf gegen COVID-19 von entscheidender Bedeutung sind, belasten sie zweifellos die Umwelt, landen auf Mülldeponien und in Ozeanen und geben giftige Gase ab. Allein im Jahr 2020 wurden 52 Milliarden Gesichtsmasken hergestellt und 1,56 Milliarden davon landeten in unseren Ozeanen.
Recycling gebrauchter Gesichtsmaskenin Straßenmaterial und desinfizierende Gesichtsmaskenmit Elektroherd sind nur einige der Möglichkeiten, wie wir zuvor versucht haben, mit dem besorgniserregenden Problem umzugehen. Jetzt hat ein Team von Wissenschaftlern der Die National University of Science and Technology „MISIS“ hat zusammen mit Kollegen aus den USA und Mexiko eine neuartige Methode entwickelt, um gebrauchte Masken in Kostengünstige, flexible Einweg- und effiziente Batterien. Die Studie ist im veröffentlicht Zeitschrift für Energiespeicherung.
Alte Gesichtsmasken in effiziente Batterien verwandeln
Um die Masken zu recyceln, desinfizierte das Team die Masken zunächst mit Ultraschall und tauchte sie in Tinte aus Graphen. Die Masken wurden dann komprimiert und auf 140 °C erhitzt, um Pellets zu bilden, die als funktionierenElektroden der Batterie. Diese Pellets sind durch eine Isolierschicht getrennt, die ebenfalls aus gebrauchten Masken besteht. Der letzte Schritt besteht darin, das Ganze in einem Elektrolyten zu tränken und es in Schalen aus Medikamentenabfall-Blisterpackungen. Auf diese Weise, mGesundheitsabfälle bildeten die Grundlage für die Batterien, wobei das einzige, was benötigt wurde, um die Gleichung zu vollenden, Graphen war.
Um den Prozess zu erklären, sagte Professor Anvar Zakhidov, wissenschaftlicher Leiter des Infrastrukturprojekts „High-Performance, Flexible, Photovoltaic Devices Based in Hybrid Perovskites“ bei NUST MISiS: „Um eine Batterie vom Typ Superkondensator zu schaffen, ist der folgende Algorithmusverwendet: Zuerst werden die Masken mit Ultraschall desinfiziert, dann in „Tinte“ aus Graphen getaucht, die die Maske durchtränkt, dann wird das Material unter Druck gepresst und auf 140°C erhitzt herkömmliche Superkondensatorbatterien benötigen sehr hohe Temperaturen für die Pyrolyse-Karbonisierung., bis zu 1000-1300 °C, während die neue Technologie den Energieverbrauch um den Faktor 10 reduziert. Zwischen die beiden Elektroden aus dem neuen Material wird dann ein Separator ebenfalls aus Maskenmaterial mit isolierenden Eigenschaften platziertmit einem speziellen Elektrolyten gesättigt und anschließend aus dem Material medizinischer Blisterpackungen z.der Universitätsartikel.
Während der Prozess an sich schon inspirierend ist, fand das Team, dass die Batterien ziemlich effektiv sind. Forscher behaupten, dass sie eine Energiedichte von 99,7 Wattstunden pro Kilogramm Wh/kg erreichten. Das kommt der Energiedichte des allgegenwärtigen Lithiums nahe-Ionen-Akku, der zwischen 100 und 265 Wh/kg liegt.
Laut dem Artikel verbesserten die Forscher die Batterie, indem sie den Elektroden Nanopartikel eines Calcium-Cobalt-Oxid-Perowskits hinzufügten. Dadurch erhöhte sich die Energiedichte um mehr als das Doppelte und brachte sie auf 208 Wh/kg. Die leistungsstärkste Versionder Batterie behielt nach 1.500 Zyklen noch 82 Prozent ihrer Kapazität und konnte bei einer Spannung von bis zu 0,54 V mehr als 10 Stunden lang Energie liefern.
Das neue Verfahren könnte den Weg für die Herstellung überlegener Batterien in mehrfacher Hinsicht hin zu schwereren, metallbeschichteten konventionellen Batterien ebnen, die höhere Herstellungskosten erfordern. Die dünnen, flexiblen und kostengünstigen Batterien sind auch Einwegbatterien und können in verwendet werdenHaushaltsgeräte von der Uhr bis zur Lampe in der Zukunft.