طوّر فريق من علماء الجامعة الوطنية للبحوث التكنولوجية «ميسيس» «NITU MISiS» الروسية، بالتعاون مع زملائهم من الولايات المتحدة والمكسيك، تقنية جديدة للحصول على بطاريات اقتصادية من الأقنعة الطبية المستعملة وعبوات الأدوية.
وبحسب رأي الباحثين فإن هذه التقنية سوف تتيح المجال أمام تحويل النفايات، التي يصعب التخلص منها، إلى مواد خام. نشرت هذه الدراسة في مجلة EnergyStorage.
ووفقاً لتقارير الباحثين من NUST MISIS، فقد أصبح سكان الكوكب، خلال جائحة فيروس الكورونا، يستخدمون أكثر من 130 مليار قناع كل شهر، وهذه بدورها تتحول إلى مئات الأطنان من نفايات البوليمر.
وعندما يتم حرقها تنبعث الغازات السامة في الغلاف الجوي، وبالتالي فإن مشكلة معالجة هذه النفايات باتت ملحة أكثر من أي وقت مضى.
وقام العلماء من الجامعة الروسية، بالتعاون مع زملائهم الأجانب، بتصميم تقنية جديدة لإنتاج البطاريات من الأقنعة المستخدمة، حيث يمكن إنتاج الغلاف لمثل هذه البطاريات من خلال استخدام النفايات من عبوات الأدوية، وبالتالي فإن أساس تصنيع هذا النوع من البطاريات هو النفايات الطبية، ويبقى من الضروري فقط شراء مادة الغرافين.
وتتيح التكنولوجيا الجديدة إمكانية الحصول على بطاريات رفيعة ومرنة ورخيصة، ويمكن استخدلمها لمرة واحدة نظراً لتكلفتها المنخفضة، فهي تتفوق في عدد من المؤشرات على البطاريات التقليدية الثقيلة المغلفة بالمعدن، التي يتطلب تصنيعها تكلفة أكبر بكثير، واستناداً إلى تقارير الباحثين، يمكن استخدام البطاريات الجديدة في الأجهزة المنزلية بدءاً من بطاريات الساعات وصولاً إلى بطاريات المصابيح.
وفي هذا السياق، أشار أنور زهيدوف المدير العلمي لمشروع البنية التحتية في جامعة NUST MISIS، «الخلايا الكهروضوئية عالية الأداء البوليمرية القائمة على البيروفسكايت الهجين» قائلاً: «بهدف تصميم بطارية من نوع المكثف الفائق، يتم استخدام الآلية التالية: أولاً يتم تطهير الأقنعة باستخدام الموجات فوق الصوتية، ثم يتم غمسها في «الحبر» من الغرافين، حتى تتشرب بشكل كامل، ثم يتم تعرض المادة لتأثير الضغط وتسخينها إلى 140 درجة مئوية «عند إنتاج بطاريات تقليدية ذات مكثف فائق، ودرجة حرارة عالية جداً للكربنة بالتحلل الحراري، تصل إلى 1000-1300 درجة مئوية، والتقنية الجديدة تقلل من استهلاك الطاقة بمقدار 10 مرات»، بعد ذلك يتم وضع بين القطبين حشية من المادة الجديدة «مصنوعة أيضًا من مادة الأقنعة» تتمتع بخصائص العزل. حيث يتم تشريبها بمحلول إلكتروليت خاص ثم يتم إنشاء غلاف واقٍ من مادة عبوات الأدوية.
تتمتع البطاريات الجديدة - مقارنةً بنظيراتها التقليدية - بكثافة عالية من الطاقة المخزنة والسعة الكهربائية. علمًا أن البطاريات اللوحية الصغيرة التي تم تصميمها مسبقاً باستخدام تقنية مماثلة بسعة 10 واط / ساعة لكل 1 كغم، بينما تمكن علماء الجامعة الروسية وزملاؤهم الأجانب من الحصول على 98 واط / ساعة / كغم.
عندما قرر العلماء إضافة جسيمات بيروفسكايت غير عضوية من نوع CaCoO إلى الأقطاب الكهربائية التي تم الحصول عليها من الأقنعة، تضاعفت سعة الطاقة للبطاريات أكثر «208 واط / ساعة / كغم» وقد تم التوصل إلى قيمة سعة كهربائية عالية تبلغ 1706 فاراد لكل غرام، وهذا أعلى بكثير مقارنة بقيمة السعة لأفضل الأقطاب الكهربائية المتفحمة بدون إضافة الغرافين «1000 فاراد لكل غرام».
وحاول العلماء في وقت سابق استخدام العديد من المواد الطبيعية المسامية والنفايات لصنع أقطاب كهربائية للمكثفات الفائقة، حيث تم استخدام قشور جوز الهند وقشور الأرز ومؤخرًا نفايات الصحف ونفايات إطارات السيارات وغيرها، لكن العمل مع مثل هذه المواد يتطلب دائمًا تلدين «تفحم» بدرجة حرارة عالية في أفران خاصة، ومع ذلك تبين أن الأقنعة مادة أبسط وأرخص للمعالجة، لأن التشريب بالغرافين يكفي لمنحها خصائص فريدة.
في المستقبل يخطط الباحثون لاستخدام التكنولوجيا الجديدة من أجل إنتاج بطاريات للسيارات الكهربائية ومحطات الطاقة الشمسية وتطبيقات أخرى.
أقرا ايضا| شاهد كيف تحمى محمولك من الاختراق
