Ulusal Bilim ve Teknoloji Üniversitesi (NUST MISIS) araştırmacıları, tıbbi atıklardan uygun maliyetli piller üretmek için yeni bir teknoloji geliştirdiler. Journal of Energy Storage’da yayınlanan araştırmaya göre, araştırmanın yazarları teknolojilerinin geri dönüşümü zor olan atıkları hammaddeye dönüştürebileceği iddia ediliyor.
Araştırmacılar, koronavirüs pandemisi sırasında insanların her ay 130 milyardan fazla maske kullandığını ve bunun yüzlerce ton polimer atığa dönüştüğünü söylüyor. Polimer atığın yanması sonucunda zehirli gazların yayılması gerçekleştiğinden bu atığın geri dönüştürülmesi acil bir görevdir. NUST MISIS’teki bilim insanları, atık ilaç blister paketlerinin de bir kabuk olarak kullanıldığı, kullanılmış maskelerden uygun maliyetli piller üretmek için yeni bir teknoloji geliştirdiler. Böylece tıbbi atıklar, pil oluşturmanın temelini oluşturur ve tedarik edilmesi gereken tek şey grafendir.
Yeni teknoloji, düşük maliyeti sayesinde tek kullanımlık olan ince, esnek ve düşük maliyetli pillerin üretilmesini sağlıyor. Yeni teknoloji ile üretilen piller, daha fazla üretim maliyeti gerektiren, daha ağır ve metal kaplı geleneksel pillere göre birkaç yönden üstündürler. Yeni piller, saatlerden lambalara kadar birçok ev aletinde kullanılabilir.
NUST MISIS’te “Hibrit Perovskitlere Dayalı Yüksek Performanslı, Esnek, Fotovoltaik Cihazlar” altyapı projesinin bilimsel direktörü Profesör Anvar Zakhidov: “Süper kapasitör tipinde bir pil oluşturmak için şu algoritma kullanılır: Önce maskeler ultrasonla dezenfekte edilir, ardından maskeyi doyuran grafenden yapılmış mürekkebe batırılır. Daha sonra malzeme basınç altında preslenir ve 140 °C’a kadar ısıtılır (geleneksel süper kapasitör piller piroliz-karbonasyon için 1000–1300 °C’a kadar çok yüksek sıcaklıklar gerektirir, yeni teknoloji ise enerji tüketimini 10 kat azaltır). Daha sonra yeni malzemeden yapılmış iki elektrot arasına yalıtkan özelliklere sahip ve maske malzemesinden yapılmış bir ayırıcı yerleştirilir. Özel bir elektrolit ile doyurulur ve daha sonra parasetamol gibi tıbbi blister ambalajların malzemesinden koruyucu bir kabuk oluşturulur.” dedi.
Geleneksel akümülatörlerle karşılaştırıldığında, yeni piller yüksek yoğunlukta depolanmış enerji ve elektrik kapasitesine sahiptir. Daha önce, benzer bir teknoloji kullanılarak oluşturulan pelet (yassı paket) piller 10 watt saat/kg kapasiteye sahipti. NUST MISIS’teki bilim insanları ve yabancı meslektaşları 98 watt saat/kg’a ulaşmayı başardılar. Bilim insanları, maskelerden elde edilen elektrotlara CaCo oksit tipi inorganik perovskite nanoparçacıklarını eklemeye karar verdiklerinde pillerin enerji kapasitesi daha da arttı (208 watt saat/kg). Bilim insanları gram başına 1706 faradlık yüksek bir elektrik kapasitesi elde ettiler. Bu, grafen eklenmemiş en iyi karbonize elektrotların kapasitesiyle (gram başına 1000 farad) karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha yüksektir.
Bilim insanları daha önce süper kapasitörlere elektrotlar yapmak için çeşitli gözenekli doğal malzemeleri ve atık ürünleri kullanmayı denediler. Bunlara hindistan cevizi kabukları, pirinç kabukları ve hatta son zamanlarda gazete atıkları, araba lastiği atıkları ve diğerleri dahildir. Bu malzemelerle çalışmak her zaman özel fırınlarda yüksek sıcaklıkta tavlama (kömürleştirme) gerektiriyordu. Grafen doygunluğu benzersiz özellikler kazandırmak için yeterli olduğundan maskelerin işlenmesinin daha kolay ve daha ucuz bir malzeme olduğu ortaya çıktı. Gelecekte, bilimsel ekip, elektrikli arabalar, güneş enerjisi santralleri ve diğer uygulamalar için pil üretiminde yeni teknolojiyi uygulamayı planlıyor.
Kaynak