Investigadores de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología «MISIS», junto con colegas de Estados Unidos y México, han desarrollado una nueva tecnología para producir baterías rentables a partir de residuos médicos.
Los autores de la investigación afirman que su tecnología podría convertir residuos difíciles de reciclar en materias primas, según un estudio publicado en el Journal of Energy Storage.
Los investigadores afirman que durante la pandemia de coronavirus los habitantes del planeta empezaron a usar más de 130.000 millones de mascarillas al mes, que se convierten en cientos de toneladas de residuos poliméricos. Cuando se queman, emiten gases tóxicos, por lo que la tarea de reciclar estos residuos es muy urgente.
Científicos de la NUST MISIS, junto con sus colegas, han desarrollado una nueva tecnología para producir baterías rentables a partir de mascarillas usadas, en las que los blísteres de medicamentos de desecho se utilizan también como carcasa. Así, los residuos médicos constituyen la base para crear baterías; lo único que hay que conseguir es grafeno.
La nueva tecnología permite fabricar baterías delgadas, flexibles y de bajo coste, que además son desechables por su bajo coste. Son superiores en varios aspectos a las baterías convencionales, más pesadas y recubiertas de metal, que requieren más costes de fabricación. Las nuevas pilas pueden utilizarse en aparatos domésticos, desde relojes hasta lámparas.
Metodología.
Para crear una batería del tipo de los supercondensadores, se utiliza el siguiente algoritmo: primero se desinfectan las máscaras con ultrasonidos y luego se sumergen en «tinta» de grafeno, que satura la máscara.
A continuación, el material se presiona bajo presión y se calienta a 140°C (las baterías de supercondensadores convencionales requieren temperaturas muy altas para la pirólisis-carbonatación, de hasta 1000-1300°C, mientras que la nueva tecnología reduce el consumo de energía en un factor de 10).
A continuación se coloca un separador (también de material de máscara) con propiedades aislantes entre los dos electrodos del nuevo material. Se satura con un electrolito especial y, a continuación, se crea una cubierta protectora con el material de los blísteres médicos (como el paracetamol).
En comparación con las baterías tradicionales, las nuevas baterías tienen una alta densidad de energía almacenada y capacidad eléctrica.
Anteriormente, las baterías de pellets creadas con una tecnología similar tenían una capacidad de 10 vatios-hora por 1 kg, pero los científicos de la NUST MISIS y sus colegas extranjeros han logrado alcanzar 98 vatios-hora/kg.
Cuando los científicos decidieron añadir nanopartículas de perovskita inorgánica de tipo óxido de CaCo a los electrodos obtenidos de las máscaras, la capacidad energética de las baterías aumentó aún más (208 vatios-hora/kg).
Han conseguido una elevada capacidad eléctrica de 1706 faradios por gramo (esto es significativamente mayor en comparación con la capacidad de los electrodos mejor carbonizados sin la adición de grafeno (1000 faradios por gramo).
Los científicos ya han intentado usar diversos materiales naturales porosos y productos de desecho para fabricar electrodos para supercondensadores. Entre ellos se encuentran la cáscara de coco, la cáscara de arroz y, recientemente, incluso residuos de periódicos y neumáticos de coches, entre otros.
Sin embargo, trabajar con estos materiales siempre requería altas temperaturas en hornos especiales. Las máscaras resultaron ser un material más fácil y barato de procesar, ya que la saturación de grafeno es suficiente para darles propiedades únicas.
En el futuro, el equipo científico planea aplicar la nueva tecnología a la producción de baterías para coches eléctricos, centrales solares y otras aplicaciones.
Vía misis.ru
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