Відходи на диво: вчені перетворюють хімічне сміття на акумулятори

Дослідники з Північно-Західного університету розробили метод переробки промислових відходів у ключовий матеріал, необхідний для виробництва акумуляторів. Про це пише Interesting Engineering.

Група вчених використовувала оксид трифенілфосфіну (TPPO), молекулу відходів, для живлення окислювально-відновної проточної батареї.

У проточних окисно-відновних батареях для передачі енергії між електролітами, які її зберігають, використовується хімічна реакція, на відміну від літієвих та інших твердотільних батарей, які зберігають енергію в електродах. Такі метали, як літій і кобальт, що видобуваються шляхом інтенсивного та інвазивного видобутку, необхідні для акумуляторів, що живлять наші телефони, гаджети і навіть автомобілі.

Дослідники підкреслюють, що відмова від рішень на основі металів матиме вирішальне значення для підтримки переходу на екологічно чисту енергетику, оскільки все більше пристроїв починають використовувати технології зберігання енергії на основі акумуляторів.

Вони вважають, що перетворення органічних промислових відходів на ефективний агент зберігання для стійких енергетичних рішень може зрештою використовуватися в набагато більших масштабах. Це перший випадок, коли молекула відходів, а саме TPPO, живить окислювально-відновну батарею.

Щороку в таких процесах, як органічний синтез, включно з виробництвом вітамінів, промисловість генерує тисячі тонн TPPO. Зазвичай вважається марним і потребує ретельної утилізації.

Дослідники з Північного Заходу розробили реакцію "в одному реакторі", що дає змогу хімікам перетворювати TPPO на цінний матеріал зі значним потенціалом зберігання енергії.

Щоб розв'язати проблеми щільності енергії в проточних окислювально-відновних батареях, дослідники вивчили можливості використання неводної системи і молекулярної інженерії для створення досконаліших окислювально-відновних матеріалів.

Дослідження було зосереджене на фосфіноксидах, зокрема циклічному трифенілфосфіноксиді (CPO), який має дуже негативний потенціал (-2,4 В проти Fc/Fc+). CPO виробляється з TPPO. Його унікальна структура, досягнута шляхом циклізації, підвищує стабільність.

Вивчаючи, як розкладається КПО в різних умовах, вчені розробили суміш розчинників. Потім вчені провели дослідження статичного електрохімічного заряду і розряду, які схожі з зарядкою батареї, її використанням і повторною зарядкою, щоб оцінити надійність молекули як можливого накопичувача енергії. Акумулятор залишався напрочуд працездатним після 350 циклів, поступово втрачаючи лише незначну ємність.

Раніше ми писали, що інженер перетворив відходи на "невичерпне" джерело енергії для будинку. За словами ентузіаста, зібрана ним система з використаних акумуляторів безперебійно живить будинок уже майже десять років.