با اختراعی برای از بین بردن زنگزدگی، باتریهای قابل بازیافت تلفن همراه یک گام به واقعیت نزدیکتر شدند
باتریهای تلفن همراه با طول عمری تا سه برابر بیشتر از فناوری امروزی، به لطف نوآوری مهندسان دانشگاه RMIT میتوانند به واقعیت تبدیل شوند.
این تیم میگوید به جای دور انداختن باتریها پس از دو یا سه سال، میتوانیم باتریهای قابل بازیافتی داشته باشیم که تا نه سال دوام میآورند، این کار با استفاده از امواج صوتی با فرکانس بالا برای از بین بردن زنگزدگی که مانع عملکرد باتری میشود، انجام میشود.
این تحقیق در Nature Communications منتشر شده است.
تنها 10٪ از باتریهای دستی استفاده شده، از جمله باتریهای تلفن همراه، برای بازیافت در استرالیا جمعآوری میشوند که طبق استانداردهای بینالمللی کم است.
90٪ باقی مانده باتریها به محل دفن زباله میروند یا به طور نادرست دفع میشوند که باعث آسیب قابل توجهی به محیط زیست میشود.
هزینه بالای بازیافت لیتیوم و سایر مواد از باتریها مانع اصلی استفاده مجدد از این اقلام است، اما نوآوری این تیم میتواند به رفع این چالش کمک کند.
این تیم در حال کار با نانومادهای به نام MXene است، دستهای از مواد که به گفته آنها نوید جایگزینی هیجانانگیز برای لیتیوم برای باتریها در آینده را میدهد.
لسلی یئو، استاد برجسته مهندسی شیمی از دانشکده مهندسی RMIT و محقق ارشد ارشد، گفت که MXene مشابه گرافن با رسانایی الکتریکی بالا است.
یئو گفت: “برخلاف گرافن، MXene ها بسیار قابل تنظیم هستند و طیف وسیعی از کاربردهای فناوری ممکن را در آینده ایجاد میکنند.”
او گفت چالش بزرگ استفاده از MXene این بود که به راحتی زنگ میزد و در نتیجه رسانایی الکتریکی را مهار میکرد و آن را غیرقابل استفاده میکرد. او افزود: “برای غلبه بر این چالش، ما کشف کردیم که امواج صوتی با فرکانس خاصی زنگ را از MXene پاک میکنند و آن را به حالت اولیه خود بازمیگردانند.”
او گفت که نوآوری این تیم میتواند روزی به احیای باتریهای MXene هر چند سال یکبار کمک کند و طول عمر آنها را تا سه برابر افزایش دهد.
یئو گفت: “توانایی افزایش طول عمر MXene برای اطمینان از پتانسیل آن برای استفاده در قطعات الکترونیکی تجاری بسیار مهم است.”
نحوه عملکرد نوآوری
حسین علیجانی، نویسنده همکار، دارای مدرک دکترا کاندیدای دانشکده مهندسی RMIT، گفت بزرگترین چالش در استفاده از MXene، زنگزدگی است که در محیط مرطوب یا هنگام معلق شدن در محلولهای آبی روی سطح آن تشکیل میشود.
علیجانی گفت: “اکسید سطحی که زنگزدگی است، به سختی قابل حذف است، به خصوص روی این ماده که بسیار بسیار نازکتر از موی انسان است. روشهای فعلی مورد استفاده برای کاهش اکسیداسیون به پوشش شیمیایی ماده متکی هستند که استفاده از MXene را به شکل طبیعی آن محدود میکند. در این کار، ما نشان میدهیم که قرار دادن یک فیلم MXene اکسید شده در معرض ارتعاشات فرکانس بالا فقط برای یک دقیقه، زنگزدگی روی فیلم را از بین میبرد. این روش ساده امکان بازیابی عملکرد الکتریکی و الکتروشیمیایی آن را فراهم میکند.”
کاربردهای بالقوه کار این تیم
این تیم میگوید کار آنها برای حذف زنگزدگی از Mxene، دری را برای استفاده از این نانوماده در طیف وسیعی از کاربردها در ذخیرهسازی انرژی، حسگرها، انتقال بیسیم و اصلاح محیط زیست باز میکند.
آمگاد رزک، دانشیار دانشکده مهندسی RMIT و یکی از محققان ارشد ارشد، گفت که توانایی بازیابی سریع مواد اکسید شده به حالت تقریباً اولیه، از نظر اقتصاد چرخشی، یک تغییر اساسی است.
رزک گفت: “مواد مورد استفاده در الکترونیک، از جمله باتریها، معمولاً پس از دو یا سه سال استفاده به دلیل تشکیل زنگزدگی دچار زوال میشوند. با روش ما، میتوانیم به طور بالقوه طول عمر اجزای باتری را تا سه برابر افزایش دهیم.”
در حالی که این نوآوری امیدوارکننده است، این تیم باید با صنعت همکاری کند تا دستگاه صوتی خود را در سیستمها و فرآیندهای تولیدی موجود ادغام کند.
این تیم همچنین در حال بررسی استفاده از اختراع خود برای حذف لایههای اکسید از سایر مواد برای کاربردهایی در حسگری و انرژیهای تجدیدپذیر است.
یئو گفت: “ما مشتاق همکاری با شرکای صنعتی هستیم تا روش حذف زنگزدگی ما بتواند در مقیاس وسیعتری توسعه یابد.”
بیشتر بدانید:باتریهای لیتیومی به لطف نانوکانالها سریعتر شارژ میشوند
لینک مفید:تکنیک جدید میتواند صفحه نمایشها را روشنتر کند و عمر باتری گوشیهای هوشمند را افزایش دهد
بیشتر بخوانید:تحقیقات، باتری کمهزینهتر و با عمر طولانیتر را تبلیغ میکند
تاریخ:1405/5/13
مهسا نعمتی
