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廢棄口罩電池能量密度逼近鋰離子電池

COVID-19下口罩不離身已經是我們的日常,但一天一口罩也帶來相當驚人的垃圾量,現在俄羅斯科學家投入廢棄口罩“回收再利用”,研發出低成本又高效的電池,能量密度更逼近如今常見的鋰離子電池。
廢棄口罩電池能量密度逼近鋰離子電池
口罩是抵抗細菌病毒最強大的利器之一,有效減少人與人之間的飛沫傳染機會,只可惜當口罩被呼吸或是汗水弄濕時,功效就會降低,口罩多為一次性使用,COVID-19 背景下也伴隨龐大環境成本,2020 年研究指出,疫情早期每月使用高達1290億片口罩,它們最終流往焚化爐、掩埋場又或著是被隨意棄置在野外。

對此俄羅斯莫斯科國立鋼鐵合金學院(MISiS)打算讓廢棄口罩與其他廢棄醫療用品重獲新生。首先,有鑑於口罩是防疫醫療用品,談及再利用前得先確保上方毫無病菌,團隊用超音波完整消毒口罩們後,再把口罩浸泡在石墨烯墨水中,壓縮並加熱至 140攝氏度形成導電顆粒,當成電池電極。

團隊指出,通常傳統超級電容電池多仰賴超高溫度,才能進行熱裂解跟碳酸化,所需溫度高達1000至1300攝氏度,能耗是新技術的10倍之多。

新型電池有許多材料來自於廢棄醫療用品,包括由廢棄口罩製成的隔離膜以及藥品包裝製成的保護殼。團隊也指出,研究結果出乎意料地好,能量密度達每公斤99.7瓦時(Wh/kg),與鋰離子電池的100至265 Wh/kg 非常接近。

隨後為了提高能量密度,也在電極添加鈣鈷氧化物無機鈣鈦礦奈米顆粒,能量密度跳升兩倍至208 Wh/kg,在1500次充放電循環後仍可維持82%容量,並且可以在0.54 V電壓下也能提供超過10小時電力。

團隊認為使用廢棄口罩能大大降低材料成本,也能製成輕薄又可撓的電池,未來希望能將技術應用在電動車、太陽能和其他應用。

雖然如何收集廢棄口罩仍是一個問題,但俄羅斯團隊的發想確實讓口罩或許有了圾垃桶之外的歸宿,而過去澳大利亞皇家墨爾本理工大學也發現廢棄口罩的好,發現可以製成強度更強的道路材料,有效改善混凝土再生粒料(RCA)的延展性和柔韌度◆

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