Orosz, amerikai és mexikói kutatók új technológiát fejlesztettek ki orvosi hulladékból költséghatékony akkumulátor előállítására.

A kutatók azt állítják, hogy technológiájukkal a nehezen újrahasznosítható hulladékot nyersanyaggá alakíthatják. A koronavírus-járvány idején az emberek havonta több mint 130 milliárd maszkot használtak el, ami több száz tonna polimer hulladékká vált. A használt arcmaszk égéskor mérgező gázokat bocsát ki, ezért az újrahasznosítása különösen sürgős és körültekintő megoldást igényel.

Az új technológia lehetővé teszi a vékony, rugalmas és olcsó akkumulátorok gyártását, amelyek alacsony költségük miatt eldobhatóak is. Ezek több szempontból is felülmúlják a nehezebb, fémbevonatú hagyományos akkumulátorokat, amelyek több gyártási költséget is igényelnek. Az új elemek háztartási gépekben használhatók az óráktól a lámpákig.

A szuperkondenzátor típusú akkumulátor létrehozásához a következő algoritmust alkalmazzák:

Először ultrahanggal fertőtlenítik használt arcmaszkokat, majd grafénból készült „tintába” mártják, amely telíti a maszkot. Ezután az anyagot nyomás alatt sajtolják és 140°C-ra melegítik. A hagyományos szuperkondenzátor akkumulátorok nagyon magas hőmérsékletet igényelnek a pirolízis-karbonizáláshoz, akár 1000-1300°C-ot. Míg az új technológia 10-szeresére csökkenti az energiafogyasztást. Ezután az új anyagból készült két elektróda közé egy szigetelő tulajdonságú (szintén maszkanyagból készült) szeparátor kerül. Ezt speciális elektrolittal telítik, majd az orvosi buborékcsomagolások anyagából (pl. paracetamol) védőburkolatot készítenek.

Anvar Zakidov professzor, a NUST MISiS egyetem projekt tudományos igazgatója szerint a hagyományos akkumulátorokhoz képest az új elemeknek nagy a tárolt energia sűrűsége és az elektromos kapacitása. Korábban a hasonló technológiával készült pellet akkumulátorok teljesítménye 10 wattóra volt 1 kg-onként, de most 98 wattóra/kg-ot sikerült elérniük.

Amikor a tudósok úgy döntöttek, hogy CaCo-oxid típusú szervetlen perovszkit nanorészecskéket adnak a maszkokból nyert elektródákhoz, az akkumulátorok energiakapacitása tovább nőtt (208 wattóra/kg). Nagy, 1706 farad/gramm elektromos kapacitást értek el (ez lényegesen magasabb a legjobban karbonizált elektródák kapacitásához képest, grafén hozzáadása nélkül (1000 farad/gram).

Más tudósok már korábban is próbálkoztak különféle porózus természetes anyagok és hulladéktermékek felhasználásával szuperkondenzátorok elektródáinak előállítására. Ezek közé tartozott a kókuszdióhéj, a rizshéj, és nemrég még az újsághulladék, autógumi-hulladék is. Az ezekkel az anyagokkal való munkavégzés azonban mindig magas hőmérsékletű izzítást (szenesedést) igényelt speciális kemencékben. A használt arcmaszk könnyebben és olcsóbban feldolgozható anyagnak bizonyult, mivel a graféntelítettség elegendő ahhoz, hogy egyedi tulajdonságokat adjon neki.

A jövőben a tudományos csapat azt tervezi, hogy az új technológiát elektromos autók, naperőművek és egyéb alkalmazások akkumulátorainak gyártására is alkalmazza.