VILNIUS, sausio 30 — Sputnik. Rusijos nacionalinio tyrimų technologijos universiteto "MISiS" mokslininkai kartu su kolegomis iš JAV ir Meksikos sukūrė naują technologiją, leidžiančią iš panaudotų medicininių kaukių ir vaistų pakuočių gauti ekonomiškus akumuliatorius. Pasak autorių, technologija leis atliekas, kurias sunku utilizuoti, paversti žaliavomis. Tyrimas buvo paskelbtas žurnale "Journal of Energy Storage".
Anot tyrėjų, koronaviruso pandemijos metu planetos gyventojai kas mėnesį pradėjo naudoti daugiau nei 130 milijardų kaukių, kurios virsta šimtais tonų polimerinių atliekų. Jas deginant išsiskiria nuodingos dujos, todėl šių atliekų perdirbimo problema yra ypač aktuali.
Rusijos mokslininkai kartu su užsienio kolegomis sukūrė naują ekonomiškų akumuliatorių iš panaudotų kaukių gamybos technologiją, kai kaip apvalkalai naudojamos vaistų pakuočių atliekos. Taigi baterijų kūrimo pagrindas yra medicininės atliekos, tereikia įsigyti tik grafeno.
Naujoji technologija leidžia gauti plonas, lanksčias, pigias baterijas, kurios dėl mažos savikainos gali būti ir vienkartinės. Jie daugeliu atžvilgių pranašesnės už sunkesnius, metalu dengtus tradicinius akumuliatorius, kurių gamyba yra brangesnė. Naujos baterijos, pasak kūrinio autorių, gali būti naudojamos buitiniuose įrenginiuose — nuo laikrodžių iki lempų.
"Superkondensatoriaus tipo akumuliatoriui sukurti naudojamas toks algoritmas: pirmiausia kaukės dezinfekuojamos ultragarsu, po to pamerkiamos į grafeno "rašalus", kurie impregnuoja kaukę. Tada medžiaga spaudžiama slėgiu, kaitinama iki 140 laipsnių Celsijaus (kuriant įprastinius superkondensatorių akumuliatorius reikalinga labai aukšta temperatūra pirolizei-karbonizacijai, iki 1000-1300 laipsnių Celsijaus, o nauja technologija sumažina energijos sąnaudas 10 kartų). Tada tarp dviejų elektrodų iš naujos medžiagos dedamas izoliacinių savybių turintis tarpiklis (taip pat pagamintas iš kaukių medžiagos). Ji impregnuojama specialiu elektrolitu, o tada iš vaistų pakuočių medžiagos sukuriamas apsauginis apvalkalas", — papasakojo universiteto "MISiS" vieno iš infrastruktūros projektų mokslinis vadovas Zachidovas Anvaras.
Nauji akumuliatorisi, palyginti su tradiciniais analogais, turi didelį sukauptos energijos tankį ir elektros talpą. Anksčiau pagal panašią technologiją sukurtų planšetinių kompiuterių baterijų talpa siekė 10 vatvalandžių 1 kg, o universiteto "MISiS" mokslininkams ir jų užsienio kolegoms pavyko gauti 98 vatvalandes/kg.
Mokslininkams nusprendus į iš kaukių gautus elektrodus pridėti CaCoO tipo neorganinių perovskito nanodalelių, baterijų energetinė talpa dar padvigubėjo (208 vatvalandės/kg). Pasiekta didelė elektrinė talpa — 1706 faradai vienam gramui. Tai žymiai didesnė nei geriausių karbonizuotų elektrodų talpa, nepridedant grafeno (1000 faradų vienam gramui).
Mokslininkai ir anksčiau bandė panaudoti įvairias akytas natūralias medžiagas ir atliekas, kad gamintų superkondensatorių elektrodus. Tai buvo kokoso kevalai, ryžių lukštai, o pastaruoju metu net laikraščių atliekos, automobilių padangų atliekos ir kt. Tačiau dirbant su jais visada reikėjo aukštos temperatūros atkaitinimo (anglėjimo) specialiose krosnyse. Paaiškėjo, kad kaukės yra paprastesnė ir pigesnė apdirbimo medžiaga, nes pakankama impregnavimo grafenu, kad suteiktų joms unikalias savybes.
Ateityje mokslininkai planuoja panaudoti naują technologiją, kad gamintų baterijas elektrinėms transporto priemonėms, saulės elektrinėms ir kitoms reikmėms.