Ученые переработали пластиковые отходы в элементы для хранения энергии

Ученые превратили пластиковые отходы в наноматериал для использования в батареях. Хотя они не хранят столько энергии, как литий-ионные батареи, суперконденсаторы, изготовленные из этого материала, могут заряжаться намного быстрее, сообщает Федеральное интернет-издание «Капитал страны».

Что, если бы вы могли решить две самые большие проблемы Земли одним махом? Инженеры Калифорнийского университета в Риверсайд (UC Riverside) разработали способ переработки пластиковых отходов, таких как бутылки из-под газированных напитков и воды, в наноматериал, полезный для хранения энергии.

Михри и Дженгиз Озкан и их ученики годами работали над созданием улучшенных материалов для хранения энергии из экологически чистых источников, таких как, например, пластиковые и стеклянные бутылки. Их последний успех может снизить загрязнение пластиком и ускорить переход на 100% чистую энергию.

«Ожидается, что к 2040 году 30% мирового автопарка будут электрическими, и высокая стоимость сырья для аккумуляторов является проблемой», - сказал Михри Озкан, профессор электротехники в инженерном колледже Марлана и Розмари Борнс UCR. «Использование отходов со свалок и вторичная переработка пластиковых бутылок может снизить общую стоимость аккумуляторов, сделав при этом производство аккумуляторов устойчивым, помимо устранения пластикового загрязнения во всем мире».

В своей работе исследователи описали устойчивый и простой процесс переработки полиэтилентерефталатных пластиковых отходов, или ПЭТ, содержащихся в бутылках из-под газировки и многих других потребительских товарах, в пористую углеродную наноструктуру.

Сначала они растворили в растворителе кусочки пластиковых бутылок из ПЭТ. Затем, используя процесс, называемый электроспиннингом, они изготовили микроскопические волокна из полимера и карбонизировали пластиковые нити в печи. После смешивания со связующим и проводящим агентом материал затем сушили и собирали в электрический двухслойный суперконденсатор в формате плоского элемента.

При испытании в суперконденсаторе материал обладал характеристиками как двухслойного конденсатора, образованного посредством расположения разделенных ионных и электронных зарядов, так и псевдоемкости окислительно-восстановительной реакции, которая возникает, когда ионы электрохимически поглощаются на поверхности материалов.

Хотя они не хранят столько энергии, как литий-ионные батареи, эти суперконденсаторы могут заряжаться намного быстрее, что делает батареи на основе пластиковых отходов хорошим вариантом для многих приложений.

Путем «легирования» электропряденых волокон перед карбонизацией различными химическими веществами и минералами, такими как бор, азот и фосфор, команда планирует настроить конечный материал для улучшения электрических свойств.

«В UCR мы сделали первые шаги к переработке пластиковых отходов в перезаряжаемые устройства хранения энергии», - сказал докторант и первый автор Араш Мирджалили. «Мы считаем, что эта работа имеет экологические и экономические преимущества, и наш подход может предоставить возможности для будущих исследований и разработок».

Авторы считают, что этот процесс масштабируем и востребован, и что он представляет собой значительный прогресс в предотвращении попадания отходов ПЭТ на свалки и в океаны, пишет ScienceDaily.

«Утилизация пластиковых отходов ПЭТ для накопления энергии может считаться святым Граалем для экологически чистого производства электродных материалов из экологически безопасных источников отходов», - сказал профессор машиностроения Дженгиз Озкан. «За этой демонстрацией нового класса электродов при производстве суперконденсаторов в будущем последует новое поколение литий-ионных батарей, так что следите за обновлениями».