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廢棄輪胎變汽車電池!要怎麼做?

From Flickr. CC: Yamanaka Tamaki

From Flickr. CC: Yamanaka Tamaki

在這個什麼都講求環保回收再利用的時代,廢輪胎當然也是我們盡力想要壓榨剩餘價值的一大目標(廢輪胎如果就呆呆的放著,既占空間又可能養蚊子,還是多想點重新利用的方法好),現在比較常見的像是:拿廢輪胎種花、切成鞋底(很耐磨)或是做成地墊。而科學家總能想出令我們耳目一新的創意,最近,他們發展了一套流程來把輪胎做成電池電極!

美國橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)的這項研究由物質化學家Parans Paranthaman主導,主要針對鋰電池的開發,希望將輪胎回收再製成其中的電極,取代現有的石墨電極(graphite)。其結果發表於上月的RSC Advances期刊[1]。

在操作上,首先是將廢輪胎的橡膠磨成微米等級的碎片,接著浸泡到熱硫酸中,過濾、沖洗,便可得到一塊蛋糕狀物質,將該固體進一步於氮氣中加熱,便可得到多孔性的碳材質(孔洞直徑小於2奈米)。這項多孔性的碳材質可以被拿來用作鋰電池的陽極(發生氧化反應),而實際測試發現,其效果比起以往使用的石墨來得更好!(比較電容率)。

目前多孔性碳材質的電容率大約在100次重複充放電循環後仍可維持一定數值,不過未來若要真正進入市場,勢必得克服技術困難使其效能至少撐過上千次的充放電循環(目前電池的品質大致如此);除此之外,多孔性碳材質也面臨其他市場上的對手,像是奈米結構的矽或是石墨烯(graphene)等等,在作為鋰電池陽極的功能上,都具備強大的競爭力。

雖說比起其他新興材料,用廢輪胎製成的電極並沒有太多優勢,但仍需記得,比起現有的石墨電極,它已展現了較高的效能,同時也提供廢棄物回收再利用的新途徑,從這樣的角度切入,或許並不失為目前一個電池革新的好方案呢!

延伸閱讀:

資料來源:

  • Tailored recovery of carbons from waste tires for enhanced performance as anodes in lithium-ion batteries. Amit K. Naskar et. al. RSC Adv., 2014,4, 38213-38221. DOI: 10.1039/C4RA03888F

參考資料:

  1. How to Turn Tires Into Batteries for Electric Cars [IEEE, August 28, 2014]

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關於作者

PanSci實習編輯~目前就讀台大化學所,研究電子與質子傳遞機制。微~蚊氫,在宅宅的實驗室生活中偶爾打點桌球,有時會在走廊上唱歌,最愛929。