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
Kalendarium
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii

Problemy społeczne

Sytuacja osób z niepełnosprawnościami na rynku pracy stopniowo się poprawia. Prawie 1/3 z nich jest aktywna zawodowo
Współczynnik aktywności zawodowej osób z niepełnosprawnościami dziś wynosi ok. 30 proc., co oznacza, że niecała jedna trzecia tej grupy w wieku produkcyjnym podejmuje pracę. Zgodnie z rządową strategią ten odsetek ma wzrosnąć w ciągu kilku najbliższych lat do 45 proc. Chociaż sytuacja w ostatnich latach znacznie się poprawiła, wciąż jest dużo do zrobienia, jeśli chodzi o aktywizację zawodową tej grupy społeczeństwa. Chodzi nie tylko o zmianę regulacji dotyczących np. systemu orzekania o niepełnosprawności czy dopłat do zatrudniania osób z niepełnosprawnościami, lecz także o edukację samych zainteresowanych i ich opiekunów, jak i pracodawców oraz pracowników, że niepełnosprawność nie jest przeciwwskazaniem do pracy.
Farmacja
Diagnostyka i leczenie nowotworów kobiecych w Polsce wymagają zmian. Liczba zachorowań i śmiertelność są coraz wyższe

W Polsce na badania związane z chorobami onkologicznymi wciąż zgłasza się relatywnie niewielki odsetek kobiet – wskazuje nowo powołana Koalicja „Wspólnie dla zdrowia kobiet”. Jej celem jest m.in. propagowanie profilaktyki chorób onkologicznych. Poprawy wymagają również diagnostyka i dostęp do wielu nowoczesnych terapii, na których refundację oczekuje duże grono pacjentek. – Jeżeli zachęcamy do badań przesiewowych, kontroli własnego ciała, szybkiej analizy tego, co się dzieje z organizmem, to potem musimy też zapewnić dobre, nowoczesne leczenie – podkreśla Magdalena Kardynał, prezes Fundacji OmeaLife – Rak piersi nie ogranicza.
Transport
Przed polskimi dostawcami części motoryzacyjnych trudny zwrot w kierunku zeroemisyjności. Dostępność i koszt zielonej energii będą decydujące dla ich przyszłości

Producenci samochodów będą w najbliższym czasie decydowali o tym, gdzie będą lokowane produkcje nowych generacji zeroemisyjnych pojazdów. Część marek motoryzacyjnych przestawi się na nie jeszcze przed 2035 rokiem, czyli graniczną datą wyznaczoną przez UE. Jeśli produkcja nowych pojazdów elektrycznych i wodorowych będzie lokowana w Polsce, to oznacza wyzwania dla krajowych dostawców części i podzespołów, z których połowa dziś produkuje na potrzeby napędów spalinowych. Kolejnym dużym wyzwaniem może się okazać dostępność zielonej energii i jej koszt, ponieważ branża motoryzacyjna przestawia się nie tylko na zeroemisyjne pojazdy, ale i zeroemisyjny proces ich produkcji.
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.