В то время как одноразовые маски для лица составляют большую часть средств индивидуальной защиты, при этом мало внимания уделяется утилизации этих продуктов. Хотя эти продукты имеют решающее значение в борьбе с пандемией, но они наносят ущерб окружающей среде, попадая на свалки и в океаны, выделяя токсичные газы.
Группа ученых из Национального технологического университета «МИСиС» вместе с коллегами из США и Мексики разработала новый метод превращения использованных масок в недорогие, гибкие, одноразовые и эффективные батареи.
Команда сначала продезинфицировала маски с помощью ультразвука и погрузила их в чернила из графена. Затем маски сжимали и нагревали до 140°C, чтобы сформировать шарики, которые работали в качестве электродов батареи. Эти гранулы разделены изолирующим слоем, который также сделан из использованных масок. Последним шагом является замачивание всего этого в электролите и упаковка в оболочки, сделанные из блистерных упаковок с отработанными лекарствами. Таким образом, медицинские отходы создали основу для батарей, и единственное, что требовалось - это графен.
Объясняя процесс, научный руководитель проекта «Высокопроизводительные гибкие фотоэлектрические устройства на основе гибридных перовскитов» НИТУ «МИСиС», профессор Анвар Захидов, рассказал, - «Для создания батареи суперконденсаторного типа используется следующий алгоритм: сначала маски дезинфицируют ультразвуком, затем погружают в «чернила» из графена, которые пропитывают маску, затем материал прессуют под давлением и нагревают до 140°C (обычные суперконденсаторные аккумуляторы требуют очень высоких температур для пиролиза-карбонизации, вплоть до 1000-1300°С, а новая технология снижает энергопотребление в 10 раз). Затем между двумя электродами из нового материала помещается сепаратор (тоже из масочного материала) с изолирующими свойствами, специальный электролит, а затем создается защитная оболочка из материала медицинских блистерных упаковок.
Хотя процесс вдохновляет сам по себе, команда обнаружила, что батареи достаточно эффективны. Исследователи утверждают, что они достигли плотности энергии 99,7 ватт-часов на килограмм (Втч/кг). Это приближается к плотности энергии литий-ионной батареи, которая колеблется от 100 до 265 Втч/кг.
Исследователи улучшили батарею, добавив в электроды наночастицы перовскита оксида кальция и кобальта. Это увеличило плотность энергии более чем вдвое, доведя ее до 208 Втч/кг. Самая производительная версия батареи сохраняла 82 % своей емкости после 1500 циклов и могла обеспечивать энергией более 10 часов при напряжении до 0,54 В.
