Chuyển đổi khẩu trang cũ thành pin lithium-ion

Một nhóm các nhà nghiên cứu đến từ Nga, Hoa Kỳ và Mexico đã phát triển một phương pháp tái chế khẩu trang cũ thành một loại pin có hiệu suất tương đương với pin lithium-ion.

Một đội ngũ các nhà nghiên cứu từ Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia Nga (NUST MISiS), hợp tác với đồng nghiệp ở Hoa Kỳ và Mexico, đã đưa ra một phương pháp độc đáo để chuyển đổi khẩu trang đã qua sử dụng thành pin linh hoạt và hiệu quả với giá rẻ. Họ đã công bố kết quả nghiên cứu của mình trong số tháng 2/2022 của tạp chí Energy Storage.

Với sự xuất hiện của đại dịch Covid-19, việc sử dụng các vật dụng bảo vệ cá nhân (PPE) đã trở thành không thể tránh khỏi. Mặc dù khẩu trang một lần sử dụng chiếm phần lớn trong số PPE trên toàn cầu, xử lý chúng sau sử dụng thường không được chú ý, dẫn đến việc chúng thường bị bỏ đi và gây ô nhiễm môi trường. Chỉ trong năm 2020, thế giới đã sản xuất 52 tỷ khẩu trang, trong đó có 1,56 tỷ bị bỏ vào biển.

Để tái chế khẩu trang, nhóm nghiên cứu đã bắt đầu bằng cách tiến hành khử trùng khẩu trang bằng sóng siêu âm và đặt chúng vào mực làm từ graphene. Sau đó, họ nén khẩu trang và nung chúng ở nhiệt độ 140 độ C để tạo ra các viên nhỏ có thể hoạt động như điện cực pin. Những viên nhỏ này được tách bằng một lớp cách nhiệt cũng được làm từ khẩu trang đã qua sử dụng. Bước cuối cùng là ngâm toàn bộ sản phẩm trong chất điện phân và bọc bằng vỏ được sản xuất từ vỏ thuốc bỏ đi. Theo giáo sư Anvar Zakhidov, giám đốc khoa học của dự án “High-Performance, Flexible, Photovoltaic Devices Based in Hybrid Perovskites” tại NUST MISiS, cách tiếp cận này giúp biến rác thải y tế thành thành phần chính của viên pin, chỉ cần thêm graphene.

Zakhidov và đồng nghiệp nhận thấy rằng loại pin mới này có hiệu suất cao, đạt mật độ năng lượng 99,7 Wh/kg, tiệm cận mức của pin lithium-ion (từ 100 đến 265 Wh/kg). Nhóm nghiên cứu đã cải tiến thiết kế pin bằng cách thêm hạt nano của một loại vật liệu perovskite oxit canxi – coban vào điện cực. Sự cải tiến này giúp tăng mật độ năng lượng gần gấp đôi, đạt mức 208 Wh/kg. Phiên bản pin có hiệu suất tốt nhất vẫn giữ lại 82% công suất sau 1.500 chu kỳ và có thể cung cấp năng lượng hơn 10 giờ ở điện thế 0,54 V.

Phương pháp này có thể mở ra cơ hội sản xuất pin với hiệu suất vượt trội so với các loại pin thông thường phủ kim loại và nặng nề, đồng thời giảm chi phí sản xuất. Loại pin mỏng giá rẻ của NUST MISiS cũng có thể được sử dụng một lần và tích hợp vào các thiết bị gia dụng như đồng hồ và đèn trong tương lai.

Theo VNExpress