การประดิษฐ์วัสดุนาโนใหม่จุดประกายศักยภาพในการรีไซเคิลแบตเตอรี่โทรศัพท์

วิศวกรที่มหาวิทยาลัย RMIT ได้คิดค้นการรีไซเคิลแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือด้วยสิ่งประดิษฐ์ใหม่ในการกำจัดสนิม เป็นนวัตกรรมวัสดุนาโน

แทนที่จะทิ้งแบตเตอรี่มือถือหลังจากใช้ผ่านไปสองหรือสามปีการรีไซเคิลแบตเตอรี่ โทรศัพท์มือถือมีความเป็นไปได้ ในการช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ให้ยาวนานกว่าเทคโนโลยีปัจจุบันถึงสามเท่า ทีมงานเชื่อว่าเราสามารถมีแบตเตอรี่รีไซเคิลที่มีอายุการใช้งานยาวนานถึง 9 ปีได้ โดยใช้คลื่นเสียงความถี่สูงเพื่อขจัดสนิมที่ขัดขวางประสิทธิภาพการทำงาน

ปัจจุบัน แบตเตอรี่มือถือที่ใช้แล้วเพียง 10% เท่านั้นที่ถูกรวบรวมเพื่อนำไปรีไซเคิลในออสเตรเลีย โดยอีก 90% ที่เหลือจะนำไปฝังกลบหรือกำจัดอย่างไม่ถูกวิธี ความท้าทายหลักในการรีไซเคิลแบตเตอรี่คือต้นทุนสูงในการกู้คืนลิเธียมและโลหะอื่นๆ แต่นวัตกรรมของทีมสามารถจัดการกับอุปสรรคนี้

ทีมงานกำลังทำงานกับศักยภาพที่น่าตื่นเต้นสำหรับลิเธียมที่ใช้ในแบตเตอรี่ ซึ่งเป็นวัสดุนาโนที่เรียกว่า MXene มีลักษณะคล้ายกับกราฟีนที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูง

Leslie Yeo ศาสตราจารย์เกียรติคุณด้านวิศวกรรมเคมีและหัวหน้านักวิจัยอาวุโสกล่าวว่า “ไม่เหมือนกับกราฟีน Mxenes สามารถปรับแต่งได้สูงและเปิดการใช้งานทางเทคโนโลยีที่เป็นไปได้ทั้งหมดในอนาคต”

อย่างไรก็ตาม ปัญหาของการใช้ Mxene คือการเกิดสนิมได้ง่าย ซึ่งขัดขวางการนำไฟฟ้าและทำให้ใช้งานไม่ได้

“เพื่อเอาชนะความท้าทายนี้ เราค้นพบว่าคลื่นเสียงที่ความถี่หนึ่งจะกำจัดสนิมออกจาก Mxene และคืนค่าให้ใกล้เคียงกับสภาพเดิม” Yeo กล่าว

ในอนาคต การประดิษฐ์นี้สามารถช่วยฟื้นฟูแบตเตอรี่ Mxene ทุกๆ 2-3 ปี ทำให้ยืดอายุการใช้งานได้ถึง 3 เท่า

Yeo กล่าวว่า “ความสามารถในการยืดอายุการเก็บรักษาของ Mxene มีความสำคัญต่อการรับรองศักยภาพในการนำไปใช้กับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เชิงพาณิชย์”

งานวิจัยที่มีชื่อว่า ‘ การฟื้นตัวของ Mxenes สองมิติที่ถูกออกซิไดซ์ผ่านการสั่นสะเทือนทางกลไฟฟ้าระดับนาโนความถี่สูง ‘ เผยแพร่ในวารสารNature Communications

นวัตกรรมวัสดุนาโนของทีมงานทำงานอย่างไร?

ปัญหาใหญ่ที่สุดในการใช้ MXene คือสนิมที่ก่อตัวบนพื้นผิวในสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรือเมื่อแขวนลอยอยู่ในสารละลายที่เป็นน้ำ

“ออกไซด์ของพื้นผิวซึ่งเป็นสนิมนั้นยากต่อการขจัดออกโดยเฉพาะอย่างยิ่งบนวัสดุนี้ ซึ่งบางกว่าเส้นผมของมนุษย์มาก” นาย Hossein Alijani ผู้เขียนร่วมซึ่งเป็นผู้สมัครระดับปริญญาเอกจาก RMIT’s School of Engineering

“วิธีการปัจจุบันที่ใช้ในการลดการเกิดออกซิเดชันอาศัยการเคลือบทางเคมีของวัสดุ ซึ่งจำกัดการใช้ MXene ในรูปแบบดั้งเดิม

“ในผลงานชิ้นนี้ เราแสดงให้เห็นว่าการนำฟิล์ม MXene ที่ถูกออกซิไดซ์ไปสัมผัสกับการสั่นสะเทือนความถี่สูงเพียงหนึ่งนาทีจะช่วยขจัดสนิมบนฟิล์มได้ ขั้นตอนง่ายๆ นี้ช่วยให้สามารถกู้คืนประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและเคมีไฟฟ้าได้”

การใช้งานที่เป็นไปได้คืออะไร?

ด้วยการขจัดสนิมออกจาก Mxene ทำให้วัสดุนาโนมีศักยภาพในการใช้งานที่หลากหลายในหลากหลายภาคส่วน รวมถึงการเก็บพลังงาน เซ็นเซอร์ การส่งสัญญาณไร้สาย และการฟื้นฟูสิ่งแวดล้อม ความสามารถในการคืนค่าวัสดุออกซิไดซ์ให้อยู่ในสภาพเกือบบริสุทธิ์เป็นตัวเปลี่ยนเกมในแง่ของเศรษฐกิจหมุนเวียน

รองศาสตราจารย์ Amgad Rezk หนึ่งในหัวหน้านักวิจัยอาวุโสจาก School of Engineering ของ RMIT กล่าวว่า “วัสดุที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ รวมถึงแบตเตอรี่มักเสื่อมสภาพหลังจากใช้งานไป 2-3 ปี เนื่องจากสนิมก่อตัว”

“ด้วยวิธีการของเรา เราสามารถยืดอายุการใช้งานของส่วนประกอบแบตเตอรี่ได้ถึงสามเท่า”

จำเป็นต้องมีการทำงานเพิ่มเติมเกี่ยวกับวัสดุนาโน

แม้ว่านวัตกรรมจะมีแนวโน้มดี แต่ทีมจำเป็นต้องทำงานร่วมกับภาคอุตสาหกรรมเพื่อรวมอุปกรณ์เสียงเข้ากับระบบและกระบวนการผลิตที่มีอยู่

พวกเขากำลังสำรวจการใช้สิ่งประดิษฐ์ของตนเพื่อขจัดชั้นออกไซด์ออกจากวัสดุอื่นๆ สำหรับการใช้งานในการตรวจจับและพลังงานหมุนเวียน

“เรามีความกระตือรือร้นที่จะร่วมมือกับพันธมิตรในอุตสาหกรรมเพื่อให้วิธีการกำจัดสนิมของเราขยายขนาดได้มากขึ้น” Yeo กล่าว

ที่มา: innovationnewsnetwork

ข่าวอื่นที่น่าสนใจ

Bill Gates สนับสนุนบริษัทสตาร์ทอัพในออสเตรเลียที่แก้ปัญหาการเรอของวัวที่ปล่อยก๊าซมีเทนออกมา
https://www.thaiquote.org/content/249328

ชัยวุฒิ เผย ครม. ไฟเขียวหลักการ พ.ร.ก. ป้องกันและปราบปรามอาชญากรรมทางเทคโนโลยี แก้ปัญหาซิมผี บัญชีม้า
https://www.thaiquote.org/content/249330

“ซอสซ่อนผัก และ ซอสซ่อนผักสูตรเด็ก” นวัตกรรมจากมหิดล สามารถกำจัดสารก่อมะเร็งออกจากร่างกาย
https://www.thaiquote.org/content/249325