शोधकर्ताओं ने धातु अपशिष्ट और साबुन की एक उच्च-प्रदर्शन बैटरी बनाई है

पुराने धातु के कचरे को लें, इसे साबुन के पानी के साथ कांच के जार में डालें और उच्च प्रदर्शन वाली बैटरी प्राप्त करें। इस दर्शन का पालन वेंडरबिल्ट विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा किया जाता है - अपशिष्ट तांबे और स्टील से पर्याप्त रूप से शक्तिशाली कार्य बैटरी के निर्माता।

विश्वविद्यालय में इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर केरी पिंट कहते हैं, "कल्पना कीजिए कि हर साल धातु अपशिष्ट, जो हर साल अधिक से अधिक होता जा रहा है, का उपयोग पर्यावरण और प्रसंस्करण संयंत्रों पर बोझ बनने के बजाय भविष्य की अक्षय ऊर्जा को बिजली देने के लिए किया जा सकता है।" वेंडरबिल्ट।

पिंट ने एक अनुसंधान दल का नेतृत्व किया, जिसने स्टील और तांबे के मलबे का इस्तेमाल किया - इन धातुओं की दुनिया की पहली बैटरी बनाने के लिए - दो सबसे अधिक त्यागने वाली सामग्री। इस तरह की बैटरी पारंपरिक सीसा-एसिड बैटरी की तुलना में ऊर्जा को खराब कर सकती है । चार्जिंग गति के संदर्भ में, नए विकास की तुलना अल्ट्रा-फास्ट सुपरकैपेसिटर के साथ की जा सकती है।

मैकेनिकल इंजीनियरिंग अंतःविषय कार्यक्रमों के वेंडरबिल्ट और फैकल्टी के स्नातकों और छात्रों के एक शोध दल ने एसीएस ऊर्जा पत्र में अपनी उपलब्धि का वर्णन किया । अपने काम में, वैज्ञानिकों ने अपनी तकनीक की बहुमुखी प्रतिभा का प्रदर्शन किया, जो हमें बैटरी के कार्यात्मक घटकों का उत्पादन करने के लिए विभिन्न आकृतियों, आकारों और शुद्धता वाले स्टील और तांबे की सामग्री को संसाधित करने की अनुमति देता है।



परिणामी बैटरी में, सेल वोल्टेज 1.8V है, ऊर्जा घनत्व 20W * h / kg तक पहुंचता है, और पावर घनत्व 20kW / kg तक होता है। बैटरी में लगातार 5,000 चार्ज साइकिल हैं, 13 साल के दैनिक चार्ज और डिस्चार्ज के बराबर। प्रयोग के परिणामस्वरूप, उन्होंने अपनी क्षमता के 90% से अधिक को बनाए रखा।

इस तरह के प्रदर्शन की पहेली के जवाब में निहित हैएनोडाइजिंग एक ऑक्सीड फिल्म का निर्माण करने के लिए एक व्यापक प्रक्रिया है जो एनोडिक ऑक्सीकरण का उपयोग करती है। ज्यादातर अक्सर यह एल्यूमीनियम को शक्ति और सजावटी खत्म देने के लिए उपयोग किया जाता है, लेकिन एनोडाइजिंग प्रक्रिया लगभग किसी भी धातु के साथ की जा सकती है। यह घर पर भी किया जा सकता है, हालांकि अनुशंसित नहीं है।

पहले चरण में, प्रारंभिक कार्य किया जाता है: धातु की सतह पॉलिश और पॉलिश होती है। फिर गैस, अल्कोहल या एसीटोन जैसे कार्बनिक सॉल्वैंट्स की मदद से क्षार को बाहर किया जाता है, और क्षार (साधारण साबुन समाधान) के साथ उपचार किया जाता है। अगला चरण सल्फ्यूरिक एसिड और क्रोमपीक के एक केंद्रित समाधान के साथ सतह का विघटन है। यह ऑक्साइड को हटाने के लिए किया जाता है ।, एक नई कोटिंग के आवेदन को रोकने। इसके अलावा, वास्तव में, एनोडाइजिंग प्रत्यक्ष वर्तमान के प्रभाव में एक इलेक्ट्रोलाइट समाधान में एक धातु का ऑक्सीकरण है। सल्फ्यूरिक एसिड का एक समाधान, लेकिन पहले से ही कम सांद्रता, एक वर्तमान-चालित पदार्थ के रूप में भी उपयुक्त है। यह संभावना नहीं है कि आप इसे घर पर पाएंगे, इसलिए आप इसे नमक और सोडा के समाधान के साथ बदल सकते हैं।

रिचार्जेबल ऊर्जा भंडारण के लिए तांबे और स्टील को कार्यात्मक इलेक्ट्रोड में बदलने के लिए कमरे का तापमान पर्याप्त है। इसके प्रभाव के तहत, ये बहुउद्देशीय मिश्र धातुओं को लोहे के ऑक्साइड में बदल दिया जाता है, जो रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं और सक्रिय ऑक्साइड में सक्रिय होता है। जब वॉशिंग पाउडर और इलेक्ट्रिक करंट के घोल का उपयोग करके स्टील और तांबे के कचरे को अनियोजित किया गया, तो शोधकर्ताओं ने पाया कि धातु की सतहों को नैनोस्केल मेटल ऑक्साइड नेटवर्क में फिर से बनाया गया, जो इलेक्ट्रोलाइट्स के जलीय घोल के साथ बातचीत करते समय ऊर्जा को स्टोर और रिलीज कर सकते हैं।
समूह ने निष्कर्ष निकाला कि नैनोमीटर नेटवर्क वाले ये क्षेत्र इतनी तेज चार्ज प्रक्रिया और बैटरी की असाधारण स्थिरता की व्याख्या करते हैं। इलेक्ट्रोलाइट्स के गैर-ज्वलनशील जलीय समाधान जिनमें पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड होते हैं, वाशिंग पाउडर के निर्माण में इस्तेमाल होने वाली एक सस्ती क्षार, तांबा और स्टील से बनी बैटरी बनाने के लिए उपयोग किया गया था। पिंट


बैटरी का पहला प्रोटोटाइप

नोट करता है कि जब आपका मुख्य लक्ष्य तात्कालिक उपकरणों से बैटरी के लिए सामग्री का उत्पादन करना है, तो सस्ते में कि बड़े पैमाने पर उत्पादन सुविधाओं का कोई मतलब नहीं है, आपको अनुसंधान में प्रयोगों के संचालन से अलग किसी भी तरह से संपर्क करना चाहिए। प्रयोगशाला।

"हम देखते हैं कि आधुनिक समाज धीरे-धीरे" सृजन की संस्कृति "की ओर बढ़ रहा है, जहां नए उत्पादों का बड़े पैमाने पर उत्पादन धीरे-धीरे व्यक्तियों या समुदायों तक फैल रहा है। अब तक, बैटरियां इस संस्कृति के बाहर बनी हुई हैं, लेकिन मेरा मानना ​​है कि वह दिन आएगा जब निवासियों को नेटवर्क से हटा दिया जाएगा और वे अपनी खुद की बैटरी का उत्पादन करेंगे। यह वह स्तर है जिस पर बैटरी तकनीक शुरू हुई थी, और मुझे लगता है कि हम इसे वापस ला सकते हैं।

वेंडरबिल्ट यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिकों की एक टीम ने बगदाद की बैटरी से प्रेरणा ली- एलेसेंड्रो वोल्टा के जन्म से 2000 साल पहले एक साधारण उपकरण का आविष्कार किया गया था। इसमें एक मिट्टी के बर्तन, एक तांबे की चादर और एक लोहे की छड़ शामिल थी, जो इलेक्ट्रोलाइट के निशान के साथ पाए गए थे। ऐसा माना जाता है कि क्षार या अम्ल से भरी ऐसी बैटरी 1V का वोल्टेज बना सकती है। वैज्ञानिकों ने पिछली शताब्दी में इस गैल्वेनिक सेल के साथ प्रयोग किया है, जो बगदाद बैटरी की सटीक प्रतिलिपि बनाने और प्रतिक्रिया को पुन: उत्पन्न करने की कोशिश कर रहा है। इतिहास में जो प्रयोग हुए वे बेहद सफल रहे। हालांकि, कुछ संदेहवादी वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि यह तथ्य कि यह कलाकृतियां ऊर्जा उत्पन्न कर सकती हैं, इसका मतलब यह नहीं है कि इसका उपयोग इसके लिए किया गया था। यद्यपि इस विरूपण साक्ष्य की व्याख्या अभी भी विवादास्पद है, इसका सरल डिजाइन एक नया विकास बनाने के लिए एक उदाहरण बन गया है।भविष्य में, वैज्ञानिकों ने ऊर्जा-कुशल स्मार्ट घरों में उपयोग के लिए एक पूर्ण पैमाने पर प्रोटोटाइप बैटरी का निर्माण करने की योजना बनाई है।

“इस परियोजना के साथ, हम नए क्षितिज खोल रहे हैं जहां सकारात्मक परिणाम व्यावसायीकरण नहीं है, लेकिन निर्देशों का एक स्पष्ट सेट जो आम जनता को संबोधित किया जा सकता है। यह बैटरी की क्षमताओं का एक पूर्ण पुनर्विचार है, जो ऊर्जा के संचय और संरक्षण में नवाचार में बाधा डालने वाले अवरोधों को बायपास करने में मदद करेगा, ”पिंट कहते हैं।

Source: https://habr.com/ru/post/hi398941/