废弃口罩化身电池,能量密度逼近锂离子电池

COVID-19下口罩不离身已经是我们的日常,但一天一口罩也带来相当惊人的垃圾量,现在俄罗斯科学家投入废弃口罩“回收再利用”,研发出低成本又高效的电池,能量密度更逼近如今常见的锂离子电池。

口罩是抵抗细菌病毒最强大的利器之一,有效减少人与人之间的飞沫传染机会,只可惜当口罩被呼吸或是汗水弄湿时,功效就会降低,口罩多为一次性使用,COVID-19背景下也伴随庞大环境成本,2020年研究指出,疫情早期每月使用高达1,290亿片口罩,它们最终流往焚化炉、掩埋场又或着是被随意弃置在野外。

对此俄罗斯莫斯科国立钢铁合金学院(MISiS)打算让废弃口罩与其他废弃医疗用品重获新生。首先,有鉴于口罩是防疫医疗用品,谈及再利用前得先确保上方毫无病菌,团队用超音波完整消毒口罩们后,再把口罩浸泡在石墨烯墨水中,压缩并加热至140°C形成导电颗粒,当成电池电极。

团队指出,通常传统超级电容电池多依赖超高温度,才能进行热裂解跟碳酸化,所需温度高达1000~1300°C,能耗是新技术的十倍之多。

新型电池有许多材料来自于废弃医疗用品,包括由废弃口罩制成的隔离膜以及药品包装制成的保护壳。团队也指出,研究结果出乎意料地好,能量密度达每公斤99.7瓦时(Wh/kg),与锂离子电池的100~265 Wh/kg非常接近。

随后为了提高能量密度,也在电极添加钙钴氧化物无机钙钛矿纳米颗粒,能量密度跳升两倍至208 Wh/kg,在1,500次充放电循环后仍可维持82%容量,并且可以在0.54 V电压下也能提供超过10小时电力。

团队认为使用废弃口罩能大大降低材料成本,也能制成轻薄又可挠的电池,未来希望能将技术应用在电动汽车、太阳能和其他应用。

虽然如何收集废弃口罩仍是一个问题,但俄罗斯团队的萌生想法确实让口罩或许有了圾垃桶之外的归宿,而过去澳洲皇家墨尔本理工大学(RMIT University)也发现废弃口罩的好,发现可以制成强度更强的道路材料,有效改善混凝土再生粒料(recycled concrete aggregate,RCA)的延展性和柔韧度。

(首图来源:pixabay)

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