Científicos proponen fabricar baterías a partir de las mascarillas usadas
11:50 GMT 27.01.2022 (actualizado: 11:51 GMT 27.01.2022)
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Los científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia MISIS (NUST MISIS), junto con sus colegas de EEUU y México, diseñaron una nueva tecnología de fabricación de baterías económicas a partir de mascarillas usadas y empaques de medicamentos.
Según los autores, esta tecnología permitirá convertir los residuos que es difícil desechar en materia prima. La investigación está publicada en la revista Journal of Energy Storage.
Según los científicos de la NUST MISIS, durante la pandemia, los habitantes del planeta empezaron a usar mensualmente más de 130 mil millones de mascarillas que se convierten en centenares de toneladas de residuos poliméricos. Cuando se queman, se producen gases tóxicos, por eso la tarea de reciclar estos residuos es muy importante.
Los científicos de la NUST MISIS, junto con sus colegas extranjeros, diseñaron una nueva tecnología de fabricación de baterías económicas a partir de las mascarillas usadas en que los empaques de medicamentos se usan en calidad de capa protectora. Las pilas se fabrican a partir de los residuos médicos, solo es necesario comprar el grafeno.
20 de diciembre 2021, 11:30 GMT
La nueva tecnología permite fabricar baterías finas, flexibles y baratas que, debido a su bajo coste, pueden ser no recargables. Superan por varios parámetros las baterías tradicionales más pesadas, con el cuerpo metálico cuya fabricación es más costosa. Según los autores de la investigación, las nuevas baterías podrán ser utilizadas en equipos domésticos: desde relojes hasta lámparas.
"El proceso de fabricación de una batería de tipo supercondensador es el siguiente: las mascarillas se desinfectan al inicio con el uso de ultrasonido, luego las sumergen en el líquido de grafeno que se penetra en el material. Posteriormente, el material se prensa bajo presión, se calienta hasta 140ºC (en el proceso de fabricación de las baterías tradicionales de tipo supercondensador se necesita la temperatura muy alta - hasta 1.000-1.300ºC para la pirólisis-carbonización, y la nueva tecnología reduce en unas 10 veces los gastos de energía). Posteriormente, entre dos electrodos fabricados del nuevo material se coloca una junta (fabricada de las mascarillas también) con las propiedades de aislamiento. La empapan de un electrólito especial y posteriormente crean una capa protectora de empaques de medicamentos", explica el director científico del proyecto de infraestructura "Células fotovoltaicas de polímeros en tándem de alto rendimiento fabricadas de perovskitas híbridas" de la NUST MISIS, Anvar Zajídov.
"El proceso de fabricación de una batería de tipo supercondensador es el siguiente: las mascarillas se desinfectan al inicio con el uso de ultrasonido, luego las sumergen en el líquido de grafeno que se penetra en el material. Posteriormente, el material se prensa bajo presión, se calienta hasta 140ºC (en el proceso de fabricación de las baterías tradicionales de tipo supercondensador se necesita la temperatura muy alta - hasta 1.000-1.300ºC para la pirólisis-carbonización, y la nueva tecnología reduce en unas 10 veces los gastos de energía). Posteriormente, entre dos electrodos fabricados del nuevo material se coloca una junta (fabricada de las mascarillas también) con las propiedades de aislamiento. La empapan de un electrólito especial y posteriormente crean una capa protectora de empaques de medicamentos", explica el director científico del proyecto de infraestructura "Células fotovoltaicas de polímeros en tándem de alto rendimiento fabricadas de perovskitas híbridas" de la NUST MISIS, Anvar Zajídov.
En comparación con las células tradicionales, las nuevas baterías tienen un alto volumen de energía acumulada y alta capacidad eléctrica. La capacidad de las pilas de botón creadas anteriormente con el uso de una tecnología similar fue de 10 vatios-hora por kilogramo, y los científicos de la NUST MISIS y sus colegas extranjeros lograron obtener 98 vatios-hora por kilogramo.
Cuando los científicos decidieron añadir nanopartículas de perovskita inorgánica de tipo CaCoO a los electrodos obtenidos de las mascarillas, la capacidad energética de las baterías aumentó dos veces más (208 vatios-hora por kilogramo). Se alcanzó una alta capacidad eléctrica de 1.706 faradios por gramo (es mucho más alta en comparación con la capacidad de los mejores electrodos carbonizados que no contienen grafeno (1.000 faradios por gramo).
Los científicos intentaron anteriormente también usar diversos materiales naturales porosos y residuos para fabricar electrodos para los supercondensadores. Fueron cáscaras de nueces y de arroz, y hace poco hasta residuos de papel, los neumáticos fuera de uso, etc. Pero para reciclarlos siempre fue necesario aplicar un recocido a altas temperaturas (carbonización) en hornos especiales. El procesamiento de las mascarillas resultó ser más fácil y barato, porque su impregnación con grafeno es suficiente para darlas las propiedades únicas.
En un futuro, los investigadores planean usar la nueva tecnología para fabricar baterías para coches eléctricos, estaciones eléctricas solares y otros equipos.
