Ученые НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из США и Мексики разработали новую технологию получения экономичных аккумуляторов из медицинских отходов. Технология позволит превратить отходы, которые сложно утилизировать, в сырьё.
По данным научных специалистов из Института стали и сплавов во время пандемии коронавируса жители планеты ежемесячно стали использовать более 130 миллиардов масок, которые превращаются в сотни тонн полимерных отходов. При их сжигании выделяются токсичные газы, поэтому особенно актуальна задача по переработке этих отходов.
Совместно с зарубежными коллегами российские ученые разработали новую технологию получения экономичных аккумуляторов из использованных масок, где в качестве оболочек также используются отходы упаковок от лекарств. Таким образом, основу для создания элементов питания создают медицинские отходы.
Новая технология позволяет получить тонкие, гибкие, дешевые батареи, которые за счет низкой себестоимости могут быть и одноразовыми. Они превосходят по ряду параметров более тяжелые, покрытые металлом традиционные аккумуляторы, которые требуют больше расходов на производство. Новые батареи можно будет использовать в бытовых устройствах, от часов до светильников.
– Для создания аккумулятора типа суперконденсатора используется следующий алгоритм: сначала маски дезинфицируют с помощью ультразвука, затем окунают в «чернила» из графена, которые пропитывают маску. Потом материал прессуют под давлением, нагревают до 140 градусов Цельсия. Затем между двумя электродами из нового материала размещают прокладку (тоже из материала масок) с изолирующими свойствами. Ее пропитывают особым электролитом, а затем создают защитную оболочку из материала упаковок от лекарств», – рассказал профессор, научный руководитель инфраструктурного проекта «Высокопроизводительная полимерная тандемная фотовольтаика на основе гибридных перовскитов» НИТУ «МИСиС» Анвар Захидов.
Новые аккумуляторы, по сравнению с традиционными аналогами, обладают высокой плотностью запасенной энергии и электрической емкостью. Ранее созданные по похожей технологии таблеточные аккумуляторы имели емкость 10 ватт-часов на 1 кг, а ученым НИТУ «МИСиС» и их зарубежным коллегам удалось получить 98 ватт-часов/кг.
Кстати, исследователи и ранее пробовали использовать разные пористые природные материалы и отходы для изготовления электродов для суперконденсаторов. Это были оболочки кокосовых орехов, рисовая шелуха, газетные отходы, отходы автомобильных покрышек и другие. Но работа с ними всегда требовала высокотемпературного отжига (обугливания) в специальных печах. Маски оказались более простым и дешевым материалом для обработки, так как пропитка графеном достаточна для придания им уникальных свойств.
В будущем исследователи планируют использовать новую технологию для производства батарей для электромобилей, солнечных электростанций и другого применения.
Мона Платонова.
