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普渡大学宣布可用作电池材料的微波塑料处理技术

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来源:2020-05-04  cnBeta.COM

为改进当前的电池技术,科学家们已经将目光面向了各种材料。同时也有人出于环保的目的而开展替代研究,比如普渡大学就提出了一个将普通的塑料废弃物“变废为宝”的新方法。有趣的是,处理过程还可使用常见的家用微波技术,来制作电池的核心组件。

这项研究突破的关键,在于化学工程师们运用了一种被称作聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的可回收塑料。日常生活中,你会在饮用水等一次性产品的包装上见到它的身影。

由于PET的数量很是丰富,因此研究人员正在努力改进这种重要聚合物的回收方法,甚至将之转变成一种截然不同的新材料,包括化学过滤器、碳纤维、以及用于建筑行业的混凝土状物质。

普渡大学研究人员选择了对苯二甲酸二钠这种材料,多年来,科学家一直在研究这种小有机分子是否能够替代锂离子或钠离子电池中的阳极材料,因其具有令人印象深刻的电化学性能和环保优势。 当前电池多使用石墨和铜混合而成的材料作为阳极,而合成对苯二甲酸二钠的新方法,就是从将PET还原为薄片开始的。

接着研究团队对这些薄片进行超快速的微博辐照处理(过程仅需2分钟),即可将之转化为“一朵花”(对苯二甲酸二钠)。

之后,科学家们通过一系列X射线衍射和光谱成像技术,证实了这种经过特殊工艺处理过的材料的纯度。

近年来,具有快速反应过程的微波技术,已经在有机反应的适用性上引发了人们的关注。 在典型的家用微波装置中,研究团队已经在120秒内完成了从PET到对苯二甲酸二钠的完全转化。

这种新型阳极即可用于锂离子电池、亦可用于钠离子电池的功能部件,且研究人员对后者的大规模应用潜力产生了浓厚的兴趣。

由于地球上的盐分(氯化钠)很是丰富,因此钠基电池有望进一步降低储能的成本,同时可着眼于大型可再生能源存储解决方案的未来。 普渡大学化学工程副教授Vilas Pol表示,通过这样研究,其正在帮助应对可再生能源转换和储能扩容的需求。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《ACS可持续化学与工程》(ACS Sustainable Chemistry & Engineering)期刊上。

原标题为《Rapid Upcycling of Waste Polyethylene Terephthalate to Energy Storing Disodium Terephthalate Flowers with DFT Calculations》。