روش جدید دانشمندان سنگاپور برای تبدیل کاغذ باطله به باتری
نیو وبلاگ: نیو وبلاگ: دانشمندان ˮدانشگاه صنعتی نانیانگˮ، روش جدیدی را برای تبدیل کردن کاغذهای باطله ناشی از بسته بندی ها، کیسه های کاغذی یکبار مصرف و جعبه های مقوایی، به مولفه حیاتی باتری های لیتیوم-یونی ابداع نموده اند.
به گزارش نیو وبلاگ به نقل از ایسنا و به نقل از وب سایت رسمی "دانشگاه صنعتی نانیانگ"(NTU)، دانشمندان بوسیله فرآیندی به نام کربن سازی که کاغذ را به کربن خالص تبدیل می کند، الیاف کاغذ را به الکترود تبدیل کردند. این الکترود را می توان به باتری های قابل شارژی تبدیل کرد که انرژی مورد نیاز تلفن های همراه، تجهیزات پزشکی و وسایل نقلیه الکتریکی را تامین می کنند.
دانشمندان "دانشگاه صنعتی نانیانگ" پیش از این، در سال ۲۰۲۰ نیز کوشیده بودند تا نوعی باتری بسازند که انعطاف پذیر و قابل تجزیه باشد. در قلب آن باتری انعطاف پذیر، یک ورق کاغذ سلولزی قرار داشت که با یک هیدروژل تقویت شده بود تا شکاف بین الیاف سلولزی را پر کند. این کاغذ به عنوان جداکننده بین دو الکترود آند و کاتد عمل می کرد که روی دو طرف کاغذ چاپ می شوند. جوهر رسانای مورد استفاده برای چاپ آند عمدتاً از عناصر روی و کربن سیاه تشکیل شده است؛ در حالیکه منگنز و نیکل نیز بطور جداگانه برای جوهر کاتد استفاده شده اند. کل باتری بعد از اتمام پروسه چاپ الکترود، در محلول الکترولیت غوطه ور می شود و بعد از آن لایه نازکی از طلا روی هر دو الکترود اعمال می شود تا رسانایی آنها افزایش یابد. محصول نهایی تقریباً ۰.۴ میلی متر ضخامت دارد و در عرض یک ماه بعد از قرار گرفتن در خاک، توسط میکروارگانیسم ها بطور کامل تجزیه می شود.
این گروه پژوهشی در پروژه جدید خود، برای کربن سازی کاغذ، آنرا در معرض دماهای بالا قرار دادند. این کار، کاغذ را به کربن خالص، بخار آب و روغن هایی تبدیل می کند که می توان از آنها برای سوخت زیستی استفاده نمود. از آنجائیکه کربن سازی در غیاب اکسیژن صورت می گیرد، مقادیر ناچیزی دی اکسید کربن منتشر می کند و این فرایند، جایگزینی سبزتر برای دفع کاغذ کرافت بوسیله سوزاندن است که مقادیر زیادی گازهای گلخانه ای تولید می کند.
آندهای کربن ساخته شده توسط این گروه پژوهشی، دوام، انعطاف پذیری و خاصیت های الکتروشیمیایی بهتری را نشان دادند. بررسی های آزمایشگاهی نشان داد که این آندها می توانند تا ۱۲۰۰ بار شارژ و دشارژ شوند که حداقل دو برابر دوام آندها در باتری های فعلی تلفن همراه می باشد. باتری هایی که از آندهای ساخته شده دانشگاه صنعتی نانیانگ استفاده می نمایند، می توانند فشار فیزیکی بیشتری را نسبت به همتایان خود تحمل کنند و تا پنج برابر بهتر به جذب انرژی بپردازند.
روش ابداع شده در دانشگاه صنعتی نانیانگ، از فرآیندهای انرژی بر و فلزات سنگین کمتری در مقایسه با روش های صنعتی فعلی تولید آند باتری استفاده می نماید. از آنجائیکه ارزش آند ۱۰ تا ۱۵ درصد از کل هزینه یک باتری لیتیوم-یونی است، انتظار می رود این روش جدید که از مواد ضایعاتی کم هزینه استفاده می نماید، بتواند هزینه های ساخت آنها را نیز کم کند.
استفاده از کاغذهای باطله به عنوان ماده خام برای تولید آندهای باتری، اتکای ما به منابع معمولی کربن، همچون فیلرهای کربنی را که بعد از استخراج، با مواد شیمیایی و ماشین آلات خشن پردازش می شوند، می کاهد.
زباله های کاغذی که شامل کیسه های کاغذی دورریخته شده از جنس مقوا، روزنامه و سایر بسته بندی های کاغذی هستند، تقریباً یک پنجم زباله های تولیدشده در سنگاپور طی سال ۲۰۲۰ را می سازند.
یک پژوهش انجام شده در سال ۲۰۲۰ نشان داد که کیسه های ساخته شده از کاغذ کرافت که بخش عمده زباله های کاغذی سنگاپور را می سازند، در مقایسه با همتایان خود که از پنبه و پلاستیک ساخته شده اند، آثار زیست محیطی قابل توجهی دارند. این آثار به علت سهم بیشتر کیسه های کاغذی در گرم شدن کره زمین هنگام سوزاندن آنها و پتانسیل سمی کردن محیط زیست هنگام تولید آنها است.
نوآوری فعلی که فرصتی را برای چرخه مجدد محصولات زائد و کاهش وابستگی ما به سوخت های فسیلی، تسریع گذار ما به سمت اقتصاد چرخشی، مواد سبز و انرژی پاک ارائه می دهد، نشان دهنده تعهد دانشگاه صنعتی نانیانگ برای کاهش تأثیر ما بر محیط زیست است. این موضوع، یکی از چالش های بزرگ بشریت به حساب می آید که دانشگاه صنعتی نانیانگ بدنبال حل کردن آن بوسیله پروژه راهبردی "NTU 2025" است.
این پژوهش، در مجله "Additive Manufacturing" به چاپ رسید.
منبع: نیو وبلاگ
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب