Βιετναμέζος επιστήμονας χρησιμοποιεί φλοιό ρυζιού για να δημιουργήσει επαναφορτιζόμενες μπαταρίες.

Việt Nam•03/08/2023

Χρησιμοποιώντας φλοιούς ρυζιού, η ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Αναπληρωτή Καθηγητή Δρ. Le My Loan Phung σχεδίασε ένα υλικό για την κατασκευή μπαταριών ιόντων λιθίου χαμηλού κόστους.

Η έρευνα διεξήχθη από την Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Δρ. Le My Loan Phung, Σχολή Θετικών Επιστημών , Εθνικό Πανεπιστήμιο του Βιετνάμ στην πόλη Χο Τσι Μινχ (APCLab), και τους συναδέλφους της από το 2020.

Εξήγησε ότι τα φλοιά ρυζιού περιέχουν μέση περιεκτικότητα σε πυρίτιο (SiO2) περίπου 10,6%. Αυτό είναι ένα σημαντικό συστατικό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή επαναφορτιζόμενων μπαταριών ιόντων λιθίου. Η ομάδα πρότεινε, και έλαβε χρηματοδότηση από το Ταμείο Καινοτομίας Vingroup (VinIF), να ερευνήσει μια διαδικασία σύνθεσης υλικών ηλεκτροδίων από φλοιούς ρυζιού για την παραγωγή δοκιμαστικών επαναφορτιζόμενων μπαταριών ιόντων λιθίου 4V σε μορφή κουμπιών και κελιών σε μορφή σακουλιού. Οι μπαταρίες σε σχήμα κουμπιού χρησιμοποιούνται σε ρολόγια, αισθητήρες καρδιακών παλμών, προσωπικούς υπολογιστές και μπαταρίες σε σακουλάκι για τηλέφωνα και άλλες συμπαγείς ηλεκτρονικές συσκευές.

Ο Δρ. Phung εργάζεται σε θάλαμο κενού, συναρμολογώντας μπαταρίες-κουμπιά. Φωτογραφία: Παρασχέθηκε από τον ερωτηθέντα.

Η ερευνητική ομάδα προμηθεύτηκε φλοιούς ρυζιού από την περιοχή Tan Tru (επαρχία Long An), τους πλύθηκε και τους στέγνωσε και στη συνέχεια τους θέρμανε για μία ώρα υπό συνθήκες αδρανούς αερίου. Αλέστηκαν λεπτοκομμένα σε τέφρα φλοιού ρυζιού και αναμίχθηκαν με στερεό υδροξείδιο του καλίου (KOH). Αυτό το μείγμα στη συνέχεια θερμάνθηκε ξανά υπό συνθήκες αδρανούς αερίου, αλέστηκε και πλύθηκε. Μετά την ξήρανση, το τελικό προϊόν είναι μια σκούρα γκρι ξηρή σκόνη, γνωστή και ως σύνθετο υλικό πυριτικού άνθρακα (C/SiO2).

Η ομάδα ανέπτυξε μια διαδικασία σύνθεσης που μπορεί να παράγει 350 γραμμάρια υλικού C/SiO2 από 1 κιλό φλοιού ρυζιού, με τιμή πώλησης περίπου 50 δολάρια/1000 γραμμάρια. Μετά από δύο χρόνια πειραματικής παραγωγής, η ερευνητική ομάδα έχει κατακτήσει την τεχνολογία για τη συναρμολόγηση πλήρων μπαταριών τύπου κουμπιού και μπαταριών σε σακούλα χρησιμοποιώντας υλικό C/SiO2 από φλοιό ρυζιού.

*Διάγραμμα της διαδικασίας κατασκευής υλικού πυριτίου. Φωτογραφία: Ερευνητική ομάδα*

Ο Αναπληρωτής Καθηγητής Phung εξήγησε ότι το υλικό πυριτίας έχει μια πορώδη δομή που επιτρέπει στα ιόντα λιθίου να κινούνται και να αλληλοσυνδέονται μέσα στη δομή για να μετατρέπονται σε ηλεκτρική ενέργεια. Το APCLab χρησιμοποιεί αυτήν την ιδιότητα του υλικού για να σχεδιάσει μια κατάλληλη δομή για διάφορες εφαρμογές επαναφορτιζόμενων μπαταριών. Ανάλογα με τον τύπο ενέργειας κάθε μπαταρίας, το υλικό σχεδιάζεται για να υπολογίζει την απαιτούμενη ποσότητα. Συνήθως, κάθε μπαταρία κουμπιού απαιτεί μόνο μερικές δεκάδες χιλιοστόγραμμα φλοιού ρυζιού, ενώ οι μεγαλύτερες μπαταρίες απαιτούν περίπου 10-20 γραμμάρια.

Αυτή τη στιγμή, οι περισσότερες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες στην αγορά κατασκευάζονται από γραφίτη, ένα υλικό που εξάγεται και εξευγενίζεται από το μετάλλευμα άνθρακα. Αυτό το υλικό κοστίζει περίπου 100 δολάρια ανά 100 γραμμάρια και η διαδικασία προμήθευσής του μπορεί να προκαλέσει περιβαλλοντική ρύπανση.

Ο Δρ. Phung εκτίμησε ότι το πυριτικό υλικό έχει τη δυνατότητα να αντικαταστήσει πλήρως το γραφιτικό υλικό όσον αφορά το κόστος, την αποδοτικότητα και την προστασία του περιβάλλοντος. Αυτό διευρύνει τη δυνητικά επικερδή αγορά για φλοιούς ρυζιού και αποφέρει σημαντικά κέρδη στους αγρότες.

Στο μέλλον, η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει να βελτιστοποιήσει το προϊόν με βάση το οικονομικό κόστος. Σύμφωνα με τις τρέχουσες εκτιμήσεις, οι μπαταρίες-κουμπιά που κατασκευάζονται από φλοιούς ρυζιού θα μπορούσαν να πωλούνται προς 7-8 δολάρια η καθεμία, και οι μπαταρίες σε σακούλα προς 30 δολάρια η καθεμία.

Οι μπαταρίες τύπου κουμπιού που κατασκευάζονται από φλοιούς ρυζιού παράγονται σε δοκιμαστική βάση. Φωτογραφία: Ερευνητική ομάδα

Ο Αναπληρωτής Καθηγητής Δρ. Nguyen Dinh Quan, Επικεφαλής του Εργαστηρίου Βιοκαυσίμων και Βιομάζας στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Εθνικού Πανεπιστημίου του Βιετνάμ, στην πόλη Χο Τσι Μινχ, αξιολόγησε ότι το πυρίτιο είναι γνωστό ότι αποτελεί πρόσθετο για τα ηλεκτρόδια επαναφορτιζόμενων μπαταριών ιόντων λιθίου λόγω της ικανότητάς του να αυξάνει την χωρητικότητα της μπαταρίας πολλές φορές. Το μειονέκτημά του είναι ότι τα ηλεκτρόδια είναι επιρρεπή σε διαστολή όγκου, αλλά αυτό μπορεί να ξεπεραστεί με τη χρήση νανοσωματιδίων πυριτίου. Το APCLab έχει υιοθετήσει παρόμοια έρευνα παγκοσμίως για τη χρήση διαμορφωμένου πυριτίου από φλοιούς ρυζιού ως πρόσθετο ηλεκτροδίων μπαταρίας. Το πυρίτιο στα φλοιούς ρυζιού διασπείρεται σε χαμηλή πυκνότητα. Όταν τα φλοιά ρυζιού αποσυντίθενται θερμικά, σχηματίζουν ένα μείγμα ανθρακωμένου άνθρακα με νανοσωμάτιο πυρίτιο.

«Αυτή η μέθοδος είναι απλή αλλά εξαιρετικά αποτελεσματική και θα μπορούσε να βοηθήσει μια δύναμη παραγωγής ρυζιού όπως το Βιετνάμ να δημιουργήσει σημαντική προστιθέμενη αξία εάν το ερευνητικό έργο είναι επιτυχές», δήλωσε ο Δρ. Κουάν.

Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, το Βιετνάμ είναι ο δεύτερος μεγαλύτερος παραγωγός ρυζιού στον κόσμο, με εκτιμώμενη μέση παραγωγή περίπου 44 εκατομμυρίων τόνων ετησίως και περιεκτικότητα σε φλοιό περίπου 20-22%, ή σχεδόν 9 εκατομμύρια τόνους.

Η Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Δρ. Le My Loan Phung αφιέρωσε έξι χρόνια σπουδών και έρευνας στον τομέα των επαναφορτιζόμενων μπαταριών στη Γαλλία και εννέα χρόνια εργασίας σε έργα που σχετίζονται με ηλεκτροχημικές μπαταρίες. Προσκλήθηκε να συμμετάσχει σε έρευνα στο Ινστιτούτο Χημείας και Μηχανικής Υλικών - Πανεπιστήμιο Kyushu, Ιαπωνία, σχετικά με ηλεκτρολύτες για μπαταρίες και ανάπτυξη προηγμένων υλικών για μπαταρίες (Consortium Battery Material Research) στο Εθνικό Εργαστήριο Βορειοδυτικού Ειρηνικού (ΗΠΑ). Η γιατρός έχει συμμετάσχει και ηγηθεί εννέα ερευνητικών έργων, έχει δημοσιεύσει 80 διεθνή και 60 εγχώρια άρθρα και έχει λάβει πολλά πολύτιμα βραβεία και υποτροφίες από έγκριτους οργανισμούς.

Βιετναμέζος επιστήμονας χρησιμοποιεί φλοιό ρυζιού για να δημιουργήσει επαναφορτιζόμενες μπαταρίες.

Σχόλιο (0)

Παλιά πλευρά ραπτομηχανής

Φωτιά στο σιδηρουργείο

προσπερνώ