Mówi: | dr Amgad Rezk |
Funkcja: | adiunkt w Instytucie Inżynierii Chemicznej |
Firma: | Royal Melbourne Institute of Technology |
Australijscy naukowcy pracują nad wydłużeniem żywotności baterii w smartfonach. Będzie można je użytkować nawet trzy razy dłużej
Ogniwa litowo-jonowe mogą być w urządzeniach mobilnych zastąpione znanym od nieco ponad dekady materiałem MXene. Naukowcy z Melbourne pracują nad technologią, która pomoże usuwać z takiej baterii warstwę rdzy tworzącą się w trakcie użytkowania telefonu. Dzięki temu jej żywotność może być nawet trzykrotnie dłuższa niż dzisiaj. Zdaniem naukowców to znacznie korzystniejszy ze względów środowiskowych i finansowych sposób niż recykling baterii. Liczą na to, że technologią zainteresują się producenci elektroniki i już za kilka lat idea zamieni się w produkt rynkowy.
MXene jest dwuwymiarowym materiałem o strukturze kryształu, odkrytym w 2011 roku. Składa się z metalu i materiału węglowego. Jego struktura może być zarówno jednowarstwowa, jak i wielowarstwowa, a do tego cechuje się właściwościami określanymi jako pośrednie między metalami a materiałami ceramicznymi. Początkowo materiał był badany zwłaszcza pod kątem zastosowań biobójczych, fotokatalitycznych i przeciwnowotworowych, ale możliwości jest znacznie więcej.
– Jest to bardzo mocny materiał, a także silnie przewodzący. Poza tym nadaje się do produkcji masowej. Wraz ze współpracownikami rozpatrywaliśmy ten materiał jako dobry zamiennik baterii litowo-jonowych. W ich przypadku problematyczne są kwestie związane z wydobyciem litu i jego bezpieczeństwem ze względu na jego reaktywność. MXene ma wiele zastosowań, a jednym z nich jest potencjalne zastąpienie baterii lub wykorzystanie go jako składnik baterii – wyjaśnia w wywiadzie dla agencji Newseria Innowacje dr Amgad Rezk, adiunkt w Instytucie Inżynierii Chemicznej Royal Melbourne Institute of Technology.
Samo zastosowanie nowego materiału do budowy baterii nie rozwiąże jednak problemów ich stosunkowo krótkiej żywotności.
– MXene można wytworzyć bardzo łatwo i to samo dotyczy jego produkcji na dużą skalę. Problemem z tym materiałem, podobnie jak z litem, jest ich nietrwałość. Działanie baterii opiera się na powtarzającym się ładowaniu i rozładowywaniu. Za każdym razem ten proces nie jest w stu procentach odwracalny. Materiał nie wraca do stanu pierwotnego, co prowadzi do nagromadzenia się warstwy rdzy czy tlenku, co zawsze było i jest problemem w przypadku baterii – mówi dr Amgad Rezk.
To właśnie ten proces korozji sprawia, że baterie użytkujemy średnio dwa–trzy lata. Nie ma bowiem skutecznej metody na usuwanie warstwy tlenku.
– Jeśli rower zacznie rdzewieć, można użyć płynu antykorozyjnego, aby usunąć rdzę chemicznie, albo wyczyścić ją mechanicznie. Na małą skalę zminiaturyzowanych urządzeń nie ma jednak takiej możliwości, ponieważ materiał jest zbyt cienki. Jeśli użyjemy chemikaliów do usunięcia rdzy, nic z niego nie zostanie, a metoda mechaniczna nie sprawdzi się, ponieważ elementy są zbyt małe. W naszym laboratorium od ponad 15 lat pracujemy nad platformą bazującą na powierzchniowych falach akustycznych, czyli drganiach wysokiej częstotliwości mierzonych w megahercach – bardzo szybkich, ale niesłyszalnych – mówi adiunkt w Instytucie Inżynierii Chemicznej Royal Melbourne Institute of Technology.
W czasie badań okazało się, że poddanie utlenionych warstw MXene na zaledwie jedną minutę drganiom elektromechanicznym o częstotliwości 10 MHz prowadzi do znacznego usunięcia powierzchniowej warstwy tlenku, a materiał zachowuje przy tym swoją strukturę i właściwości. W praktyce taka technologia pozwoliłaby użytkować baterię nawet przez dziewięć lat.
– Odkryliśmy, że dzięki zastosowaniu fal dźwiękowych możemy wprawiać w drgania zawartość baterii, aby pozbyć się warstwy tlenku (rdzy), a wtedy będziemy mogli odzyskać właściwości elektryczne baterii, odmłodzić je, aby przywrócić je do stanu pierwotnego. Nie można tego robić w nieskończoność, ale trzykrotne wykorzystanie części elektrycznych zbudowanych z badanego przez nas materiału MXene baterii jest możliwe – informuje dr Amgad Rezk.
Publikacja na ten temat znalazła się w czasopiśmie „Nature Communications”.
To może być lepsze kosztowo i środowiskowo rozwiązanie niż recykling baterii. Jak podkreśla naukowiec z RMIT University, w Australii tylko 10 proc. baterii z tego typu urządzeń trafia do ponownego przetworzenia, czyli pozostałe 90 proc. stanowi zagrożenie dla środowiska. Do tego wyzwaniem jest także wysoki koszt recyklingu litu i innych materiałów składowych w bateriach.
– Jesteśmy nadal na wczesnym etapie badawczym, na jego temat opublikowaliśmy artykuł w bardzo prestiżowym czasopiśmie „Nature Communications”. Dążymy do nawiązania współpracy z branżą i producentami w sektorze baterii lub innych obszarach związanych z nanomateriałami, ponieważ nasze rozwiązanie jest platformą, która nie występuje pod określoną marką. Nie spodziewamy się, że z dnia na dzień stanie się ona produktem, ale być może będzie to możliwe za dwa–trzy lata, jeśli uda się współpraca z sektorem – mówi dr Amgad Rezk.
Naukowcy liczą, że zainteresowanie ze strony branży się pojawi, ponieważ właściwości baterii są dziś jednym z kluczowych kryteriów wyboru smartfona – od nich bowiem zależy wydajność urządzenia. Pojawia się zresztą coraz więcej wymogów w tym zakresie. W tym roku ma wejść w życie unijne prawo bateryjne, które zakłada, że baterie w urządzeniach elektrycznych i elektronicznych mają pochodzić z recyklingu, być łatwo wymienialne oraz mieć paszport w formie kodu QR, po którego zeskanowaniu będzie można sprawdzić m.in. producenta i datę produkcji, skład chemiczny baterii czy jej szacowaną żywotność.
Czytaj także
- 2023-03-15: Coraz silniejszy wpływ konsumentów na działanie firm i kształtowanie marek. Duży nacisk kładą oni zwłaszcza na ekologię
- 2023-03-16: Polacy zaczynają dbać o cyfrową higienę. Co dziesiąty unika korzystania z telefonu przed snem, co piąty ogranicza liczbę powiadomień
- 2023-02-27: Specjalna aplikacja pomaga trenować zapamiętywanie. To szansa dla pacjentów na wczesnym etapie alzheimera
- 2023-02-01: Proekologiczne oczekiwania konsumentów zmieniają politykę firm. Widać to zwłaszcza w handlu internetowym
- 2022-12-08: Konsumenci kupujący w sieci są coraz bardziej wymagający. Dla prawie połowy ważny jest wpływ e-zakupów na środowisko
- 2022-11-23: 25 proc. firm rolno-spożywczych stawia na zrównoważony rozwój. Notują lepsze wyniki niż ich konkurenci
- 2022-10-27: Aplikacje mobilne „made in Poland” wysoko oceniane przez użytkowników. Wciąż brakuje jednak produktów o zasięgu globalnym czy europejskim
- 2022-10-19: Polska jest zagłębiem produkcji i konsumpcji karpi. Hodowcy chcą odejść od stereotypu karpia jako typowo świątecznej ryby
- 2022-10-11: Globalny rynek aplikacji mobilnych do końca dekady potroi swoją wartość. Przyszły ich rozwój będzie związany ze światem wirtualnym
- 2022-09-22: Nowe centrum w Bełchatowie będzie szukać ekoinnowacji w branży opakowaniowej. Na liście potencjalnych zamienników plastiku są m.in. słoma, wodorosty, a nawet stokrotki
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii


Farmacja

Chorzy na stwardnienie rozsiane zyskują coraz lepszy dostęp do terapii. Udostępnienie podskórnych form podania leków może zrewolucjonizować ich leczenie i jakość życia
Lekarze wskazują, że zmiany w leczeniu stwardnienia rozsianego (SM) są jednym z największych osiągnięć medycyny w ostatnich latach. Wraz z pojawianiem się kolejnych leków i włączaniem ich do refundacji neurolodzy mają możliwość coraz lepszej personalizacji leczenia uwzględniającej styl i plany życiowe pacjenta. To o tyle istotne, że SM jest chorobą młodych ludzi, aktywnych zawodowo i społecznie, często kobiet, które mają plany macierzyńskie. W tym kontekście istotne jest nie tylko szybkie włączenie leczenia, w tym dobór odpowiedniej terapii w zależności od przebiegu choroby i jej intensywności, ale też zwiększanie dostępności nowych, wygodniejszych form podawania leków.
Infrastruktura
Zielone ciepło płynie do Gdańska. Specjalne kotły elektrodowe zasila energia z wiatru i słońca

Kotły elektrodowe w gdańskiej elektrociepłowni przekształcają nadmiar zielonej energii w systemie elektroenergetycznym w ciepło. Dzięki zastosowanej technologii „power to heat” w ostatnich zimowych miesiącach kotłownia przyczyniła się do ograniczenia emisji CO2 o ponad 920 t i zużycia węgla o 440 t. – Tym samym zielone ciepło dla Gdańska stało się faktem, ale potencjał tych kotłów jest dużo większy – mówi Elżbieta Kowalewska, dyrektor Oddziału Wybrzeże PGE Energia Ciepła. Kotłownia o mocy 130 MW została oddana do użytku w grudniu 2021 roku i była pierwszą tego typu inwestycją w Polsce. Pełnię swoich możliwości osiągnie w kolejnych dwóch latach, kiedy udział energii z OZE w krajowym systemie będzie jeszcze większy niż dziś.
Bankowość
KNF pracuje nad projektem ustawy o systemowym rozwiązaniu kwestii umów frankowych. Bankowcy popierają takie rozwiązanie

Już ponad dwa lata temu Komisja Nadzoru Finansowego zaproponowała rozwiązanie problemu umów frankowych poprzez ich przewalutowanie tak, jak gdyby od początku kredyt zaciągnięty był w złotych albo stosownie do wyliczania rat średniego kursu walutowego podawanego przez Narodowy Bank Polski. Obecnie nadzorca pracuje nad projektem ustawy według tych założeń. Zdaniem środowiska bankowego, choć rozwiązanie to wciąż faworyzuje tę grupę kredytobiorców, to można je uznać za sprawiedliwe. Zdjęłoby ono z banków konieczność zawiązywania rezerw na potencjalnie unieważniane w przyszłości umowy frankowe.
Współpraca

Obsługa konferencji prasowych
Zapraszamy do współpracy przy organizacji konferencji prasowych. Nasz doświadczony i kompetentny zespół sprosta każdej realizacji. Dysponujemy nowoczesnym, multimedialnym centrum konferencyjnym i biznesowym w samym sercu Warszawy. Zapraszamy do kontaktu w sprawie oferty.
Partner serwisu
Szkolenia

Akademia Newserii
Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.