Отходы в чудо: ученые превращают химический мусор в аккумуляторы

Исследователи из Северо-Западного университета разработали метод переработки промышленных отходов в ключевой материал, необходимый для производства аккумуляторов. Об этом пишет Interesting Engineering.

Группа ученых использовала оксид трифенилфосфина (TPPO), молекулу отходов, для питания окислительно-восстановительной проточной батареи.

В проточных окислительно-восстановительных батареях для передачи энергии между электролитами, которые ее хранят, используется химическая реакция, в отличие от литиевых и других твердотельных батарей, которые хранят энергию в электродах. Такие металлы, как литий и кобальт, которые добываются путем интенсивной и инвазивной добычи, необходимы для аккумуляторов, питающих наши телефоны, гаджеты и даже автомобили.

Исследователи подчеркивают, что отказ от решений на основе металлов будет иметь решающее значение для поддержки перехода на экологически чистую энергетику, поскольку все больше устройств начинают использовать технологии хранения энергии на основе аккумуляторов.

Они считают, что преобразование органических промышленных отходов в эффективный агент хранения для устойчивых энергетических решений может в конечном итоге использоваться в гораздо больших масштабах. Это первый случай, когда молекула отходов, а именно TPPO, питает окислительно-восстановительную батарею.

Ежегодно в таких процессах, как органический синтез, включая производство витаминов, промышленность генерирует тысячи тонн TPPO. Обычно считается бесполезным и требует тщательной утилизации.

Исследователи из Северо-Запада разработали реакцию "в одном реакторе", позволяющую химикам преобразовывать TPPO в ценный материал со значительным потенциалом хранения энергии.

Чтобы решить проблемы плотности энергии в проточных окислительно-восстановительных батареях, исследователи изучили возможности использования неводной системы и молекулярной инженерии для создания более совершенных окислительно-восстановительных материалов.

Исследование было сосредоточено на фосфиноксидах, в частности циклическом трифенилфосфиноксиде (CPO), который имеет очень отрицательный потенциал (-2,4 В против Fc/Fc+). CPO производится из TPPO. Его уникальная структура, достигнутая путем циклизации, повышает стабильность.

Изучая, как разлагается КПО в различных условиях, ученые разработали смесь растворителей. Затем ученые провели исследования статического электрохимического заряда и разряда, которые схожи с зарядкой батареи, ее использованием и повторной зарядкой, чтобы оценить надежность молекулы как возможного накопителя энергии. Аккумулятор оставался на удивление работоспособным после 350 циклов, постепенно теряя лишь незначительную емкость.