Un om de știință vietnamez folosește coji de orez pentru a crea baterii reîncărcabile.

Việt Nam•03/08/2023

Folosind cojile de orez, echipa de cercetare condusă de profesorul asociat Dr. Le My Loan Phung a conceput un material pentru fabricarea bateriilor Li-ion cu cost redus.

Cercetarea a fost condusă de conf. dr. Le My Loan Phung, Facultatea de Științe , Universitatea Națională din Vietnam, Ho Chi Minh City (APCLab), și colegii săi, începând cu anul 2020.

Ea a explicat că cojile de orez conțin un conținut mediu de silice (SiO2) de aproximativ 10,6%. Aceasta este o componentă importantă care poate fi utilizată pentru fabricarea bateriilor reîncărcabile Li-ion. Grupul a propus și a primit finanțare de la Fondul de Inovare Vingroup (VinIF) să cerceteze un proces de sintetizare a materialelor pentru electrozi din cojile de orez pentru a produce baterii reîncărcabile Li-ion de testare de 4V sub formă de pile buton și pile tip pungă. Bateriile tip buton sunt utilizate în ceasuri, monitoare de ritm cardiac, computere personale și baterii tip pungă pentru telefoane și alte dispozitive electronice compacte.

*Dr. Phung lucrează într-o cameră vidată, asamblează baterii tip pastilă. Fotografie: Furnizată de persoana intervievată.*

Echipa de cercetare a obținut cojile de orez din districtul Tan Tru (provincia Long An), le-a spălat și uscat, apoi le-a încălzit timp de o oră în condiții de gaz inert. Acestea au fost măcinate fin până au ajuns la cenușă de cojile de orez și amestecate cu hidroxid de potasiu solid (KOH). Acest amestec a fost apoi încălzit din nou în condiții de gaz inert, măcinat și spălat. După uscare, produsul final este o pulbere uscată gri închis, cunoscută și sub denumirea de material compozit pe bază de silicat de carbon (C/SiO2).

Echipa a dezvoltat un proces de sinteză care poate produce 350 g de material C/SiO2 din 1 kg de coajă de orez, cu un preț de vânzare de aproximativ 50 USD/1000 g. După doi ani de producție experimentală, echipa de cercetare a stăpânit tehnologia de asamblare a bateriilor complete tip pastilă și a bateriilor tip pungă folosind material C/SiO2 din coajă de orez.

*Diagrama procesului de fabricare a materialului silicic. Fotografie: Echipa de cercetare*

Profesorul asociat Phung a explicat că materialul de silice are o structură poroasă care permite ionilor de litiu să se miște și să se interconecteze în cadrul structurii pentru a se converti în energie electrică. APCLab utilizează această proprietate a materialului pentru a proiecta o structură potrivită pentru diverse aplicații ale bateriilor reîncărcabile. În funcție de tipul de energie al fiecărei baterii, materialul este proiectat pentru a calcula cantitatea necesară. De obicei, fiecare baterie tip pastilă necesită doar câteva zeci de miligrame de coajă de orez, în timp ce bateriile mai mari necesită aproximativ 10-20 de grame.

În prezent, majoritatea bateriilor reîncărcabile de pe piață sunt fabricate din grafit, un material extras și rafinat din minereul de cărbune. Acest material costă aproximativ 100 de dolari pentru 100 de grame, iar procesul de aprovizionare poate cauza poluarea mediului.

Dr. Phung a evaluat că materialul siliciu are potențialul de a înlocui complet materialul grafitul în ceea ce privește costul, eficiența și protecția mediului. Acest lucru extinde piața potențial profitabilă pentru cojile de orez și aduce profituri semnificative fermierilor.

În viitor, echipa de cercetare intenționează să optimizeze produsul în funcție de costul economic . Conform estimărilor actuale, bateriile tip pastilă fabricate din coji de orez s-ar putea vinde cu 7-8 dolari bucata, iar bateriile tip pungă cu 30 de dolari bucata.

*Bateriile tip pastilă fabricate din coji de orez sunt produse în mod experimental. Fotografie: Echipa de cercetare*

Profesor asociat Dr. Nguyen Dinh Quan, șeful Laboratorului de Biocombustibili și Biomasă de la Universitatea de Tehnologie a Universității Naționale Vietnam, Ho Chi Minh City, a evaluat faptul că silicea este cunoscută ca fiind un aditiv pentru electrozii bateriilor reîncărcabile Li-ion datorită capacității sale de a crește capacitatea bateriei de nenumărate ori. Dezavantajul său este că electrozii sunt predispuși la expansiunea volumului, dar acest lucru poate fi depășit prin utilizarea de particule de silice de dimensiuni nanometrice. APCLab a adoptat cercetări similare la nivel mondial pentru a utiliza silice modelată din cojile de orez ca aditiv pentru electrozii de baterie. Silicea din cojile de orez este dispersată la densitate scăzută; atunci când cojile de orez sunt descompuse termic, acestea formează un amestec de carbon carbonizat cu silice de dimensiuni nanometrice.

„Această metodă este simplă, dar extrem de eficientă și ar putea ajuta o putere producătoare de orez precum Vietnamul să creeze o valoare adăugată semnificativă dacă proiectul de cercetare are succes”, a declarat dr. Quan.

Conform statisticilor, Vietnamul este al doilea cel mai mare producător de orez din lume, cu o producție medie estimată la aproximativ 44 de milioane de tone pe an și un conținut de coji de aproximativ 20-22%, adică aproape 9 milioane de tone.

Profesor asociat Dr. Le My Loan Phung a petrecut șase ani studiind și cercetând în domeniul bateriilor reîncărcabile în Franța și nouă ani lucrând la proiecte legate de bateriile electrochimice. A fost invitată să participe la cercetări la Institutul de Chimie și Inginerie a Materialelor – Universitatea Kyushu, Japonia, privind electroliții pentru baterii și dezvoltarea de materiale avansate pentru baterii (Consorțiul de Cercetare a Materialelor pentru Baterii) la Laboratorul Național Pacific Northwest (SUA). Doctorita a participat și a condus nouă proiecte de cercetare, a publicat 80 de articole internaționale și 60 de articole interne și a primit numeroase premii și burse valoroase de la organizații prestigioase.

vnexpress.net