Opcycling af plastaffald mod bæredygtig energilagring: Enkel proces forvandler PET-plast til et nanomateriale til energilagring

Opcycling af plastaffald mod bæredygtig energilagring: Enkel proces forvandler PET-plast til et nanomateriale til energilagring
Opcycling af plastaffald mod bæredygtig energilagring: Enkel proces forvandler PET-plast til et nanomateriale til energilagring
Anonim

Hvad nu hvis du kunne løse to af Jordens største problemer på én gang? UC Riverside-ingeniører har udviklet en måde at genbruge plastikaffald, såsom sodavand eller vandflasker, til et nanomateriale, der er nyttigt til energilagring.

Mihri og Cengiz Ozkan og deres elever har arbejdet i årevis på at skabe forbedrede energilagringsmaterialer fra bæredygtige kilder, såsom glasflasker, strandsand, Silly Putty og portabella-svampe. Deres seneste succes kunne reducere plastikforurening og fremskynde overgangen til 100 % ren energi.

"Tredive procent af den globale bilflåde forventes at være elektrisk i 2040, og høje omkostninger til rå batterimaterialer er en udfordring," sagde Mihri Ozkan, professor i elektroteknik ved UCR's Marlan and Rosemary Bourns College of Ingeniørarbejde. "Brug af affald fra lossepladser og genbrug af plastikflasker kan sænke de samlede omkostninger ved batterier og samtidig gøre batteriproduktionen bæredygtig ud over at eliminere plastikforurening på verdensplan."

I en artikel med åben adgang, offentliggjort i Energy Storage, beskriver forskerne en bæredygtig, ligetil proces til upcycling af polyethylenterephthalat-plastaffald eller PET, som findes i sodavandsflasker og mange andre forbrugerprodukter, til en porøs kulstofnanostruktur.

De opløste først stykker af PET-plastikflasker i et opløsningsmiddel. Derefter, ved hjælp af en proces kaldet elektrospinning, fremstillede de mikroskopiske fibre af polymeren og karboniserede plastiktrådene i en ovn. Efter blanding med et bindemiddel og et ledende middel blev materialet derefter tørret og samlet til en elektrisk dobbeltlags superkondensator i et møntcelleformat.

Når det blev testet i superkondensatoren, indeholdt materialet egenskaberne af både en dobbeltlagskondensator dannet ved arrangementet af adskilte ioniske og elektroniske ladninger, såvel som redoxreaktionens pseudo-kapacitans, der opstår, når ionerne absorberes elektrokemisk. på overflader af materialer.

Selvom de ikke lagrer så meget energi som lithium-ion-batterier, kan disse superkondensatorer oplades meget hurtigere, hvilket gør batterier baseret på plastikaffald til en god mulighed for mange applikationer.

Ved at "dotere" de elektrospundne fibre før karbonisering med forskellige kemikalier og mineraler såsom bor, nitrogen og fosfor, planlægger holdet at tune det endelige materiale til at have forbedrede elektriske egenskaber.

"Hos UCR har vi taget de første skridt hen imod genanvendelse af plastikaffald til en genopladelig energilagringsenhed," sagde doktorstuderende og førsteforfatter Arash Mirjalili."Vi mener, at dette arbejde har miljømæssige og økonomiske fordele, og vores tilgang kan give muligheder for fremtidig forskning og udvikling."

Forfatterne mener, at processen er skalerbar og salgbar, og at den repræsenterer et stort fremskridt i retning af at holde PET-affald væk fra lossepladser og havene.

"Upcycling af PET-plastaffald til energilagringsapplikationer kunne betragtes som den hellige gral for grøn fremstilling af elektrodematerialer fra bæredygtige affaldskilder," sagde professor i maskinteknik Cengiz Ozkan. "Denne demonstration af en ny klasse af elektroder i fremstillingen af superkondensatorer vil blive fulgt af en ny generation af Li-ion-batterier i fremtiden, så følg med."

Populært emne.