新方法讓用過的口罩可以被改造為能量密度相當於鋰離子的電池
儘管口罩在我們當前充滿流行病的世界中很重要,但不言而已,全球都在用並一直在快速丟棄的口罩對環境有重大影響。現在,科學家已經展示了一種處理舊口罩的新方法以用它們來製造低成本、靈活和高效的電池。
個人防護設備(PPE)是我們在對抗SARS-CoV-2的戰爭中最關鍵的防禦措施之一,但不幸的是,它需要一次性使用以提供最大的保護。這當然會增加巨大的廢物負擔,2020年的一項研究估計,在大流行病的早期階段,每個月使用的口罩多達1290億個。這些東西最終被填埋在垃圾場、海洋和其他環境中,或者被燒掉,散發出有毒氣體。
為了緩解這種壓力,科學家們正在尋找方法將口罩回收為有用的東西,如道路材料。而在這方面,一項新的研究現在發現,經過正確的處理,它們實際上是相當好用的電池。
首先,研究人員用超聲波對口罩進行消毒,然後將它們浸入由石墨烯製成的墨水中。接下來,面具被壓縮並加熱到140°C(284°F),形成導電的”顆粒”,作為電池的電極使用。這些顆粒被一個同樣由舊口罩製成的絕緣層隔開,然後整個東西被浸泡在電解液中,最後覆蓋在一個由不同類型的醫療廢物–藥物泡罩–製成的保護殼中。
當然,清理口罩只是目的的一部分,如果生產出來的電池品質不好,也不會有什麼幫助,但它們出乎意料地有效,研究小組聲稱,他們實現了每公斤99.7瓦時的能量密度(Wh/kg)。這已接近無處不在的鋰離子電池的能量密度,其範圍在100至265瓦/千克之間。
研究人員通過在電極上添加鈣鈷氧化物過氧化物的納米顆粒,進一步改進了電池。這使能量密度增加了一倍多,使其達到了令人尊敬的208Wh/kg。表現最好的電池版本在1500次循環後保留了82%的容量,並能在電壓高達0.54V的情況下提供超過10小時的能量。
該團隊說,這些電池也有一些其他的好處。使用廢品意味著它們的成本很低,而且它們可以做得很薄,很靈活,甚至在需要時可以一次性使用(儘管這可能會在一定程度上削弱其初衷)。
這項研究發表在《能源儲存》雜誌上。