Създадоха високоефективна батерия от стиропорени гранули

Учени създадоха иновативна технология за оползотворяване на полистиреновите пелети. Чрез нея от материала могат да бъдат направени батерии с отлични показатели и значителен екологичен ефект.

Полистиреновите пелети, използвани като пакетажен материал при транспортиране с цел предпазването на вещи от счупване, за първи път се появяват на пазара през 1965 г., а производител е щатската компания Dow Chemical.

Въпреки удобството, което създават на транспортните компании, стиропорените гранули се оказват сериозен екологичен проблем. Всяка година милиарди такива пелети се изхвърлят на сметищата, като от тях се рециклират едва 10%. Разграждането на този материал отнема десетилетия. В допълнение, полистиреновите пелети съдържат химикали, за които се счита, че са канцерогенни.

Екип от учени в областта на инженерната химия от университета Пердю в САЩ е създал технология, посредством която в следващите 5 години човечеството би могло повторно да използва близо половината от полистиреновите пелети, които иначе биха били изхвърлени на сметищата. Изследователите използват стиропорените гранули като базов материал за производството на въглеродни аноди, които са основен компонент на презареждаемите батерии.

Вилас Пол, доцент във факултета по инженерна химия към университета Пердю и ръководител на проекта, споделя, че вдъхновението му дошло от големите количества пелети, които идвали в лабораторията при транспортирането на различни консумативи.

“Голяма част от лабораторното оборудване и химикалите, които използваме в работата си, пристигат, опаковани в полистиренови гранули. Осъзнахме, че това е ресурс, който отива на боклука, а би могъл да бъде използван. Искахме от тях да направим нещо, което да носи ползи както за обществото, така и за околната среда”, разказва инженерът.

Изследвайки химичния състав на материала, учените откриват, че основните компоненти на полистиреновите гранули са въглерод, водород и кислород. Екипът се заема да търси начин да използва въглерода, за да създаде анод за литиево-йонна батерия. Инженерите успяват да изолират въглерода и като нагряват пелетите при специфични условия.

При процеса кислородът и водородът се освобождават под формата на водна пара, което елиминира изхвърлянето на опасни за околната среда отпадни продукти. Посредством добавяне на допълнителна топлина учените “разтопяват” въглерода на тънки слоеве, които могат да бъдат използвани като анод.

Създадената на базата им батерия надминава очакванията на екипа. Тя съхранява с 15% повече енергия от прогнозния заряд и се зарежда по-бързо от сравнимите литиево-йонни батерии. Всъщност технологията, която учените са изобретили, случайно променя структурата на въглерода така, че е налице по-голяма обща повърхност, която да “задържи” литиевия заряд, както и повече пространство между въглеродните атоми, което, от своя страна позволява по-бързо зареждане. Неочакваният бонус ефект се дължи на по-добрия достъп на литиевите йони до въглеродните атоми.

Освен че предлага иновативен метод за оползотворяване на големи количества ненужни полистиренови гранули, процесът позволява изолиране на въглерод с много по-малко енергия от производството му по конвенционален път - необходимо е загряване до едва 1100 F (593 °C) в сравнение с 3600-4500 F (1980-2480 °C), нужни за традиционния процес.

Инженерният екип е подал заявление за патент и се надява иновацията да получи пазарна реализация в следващите няколко години. Междувременно учените възнамеряват да търсят и други приложения на получения чрез технологията въглерод, тъй като, по думите им, процесът е напълно мащабируем.