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
- 2024-08-23: Beton z alg czy szkło fotowoltaiczne. Ekologiczne innowacje zmieniają sektor budowlany
- 2024-08-07: Całkowite wyeliminowanie mikroplastiku w oceanach do końca tego stulecia nie będzie niemożliwe. Nawet jego niewielka redukcja poprawi sytuację
- 2024-07-01: Nowe obowiązki przedsiębiorców dotyczące jednorazowych opakowań z plastiku. Takie regulacje zyskują duże poparcie społeczne
- 2024-08-01: Z programów lojalnościowych w sklepach korzysta 85 proc. Polaków. Ważne są dla nich promocje, personalizowane oferty i zbieranie punktów na nagrody
- 2024-07-19: Nie tylko Zielony, ale też Niebieski Ład. UE intensyfikuje wysiłki na rzecz ochrony zasobów wodnych
- 2024-06-20: Zbliża się koniec ery tradycyjnych biletów komunikacji miejskiej. Pasażerowie wolą rozwiązania mobilne
- 2024-07-03: Radykalne formy protestów klimatycznych mogą mieć wpływ na spadek poparcia społecznego dla działań na rzecz klimatu. Najmniej akceptowalne blokady dróg czy niszczenie obrazów
- 2024-05-10: Koniec „malowania trawy na zielono”. W komunikacji firm nie będzie miejsca na greenwashing [DEPESZA]
- 2024-05-22: Beata Pawlikowska: Podczas urlopów ekologia schodzi u nas na drugi plan. Zbyt często latamy samolotami i niszczymy przyrodę
- 2024-05-27: Greenwashing to powszechne zjawisko wśród firm. UE chce z nim skutecznie walczyć i nakłada na nie nowe obowiązki
Kalendarium
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii
![](/files/11111/n-innowacje.png)
Jedynka Newserii
![](/files/11111/n-lifestyle.png)
Bankowość
![](https://www.newseria.pl/files/11111/platnosc-rupixen-q59hmzk38eq-unsplash,w_274,_small.jpg)
ePłatności z wykorzystaniem portfeli cyfrowych będą już wkrótce dostępne w mObywatelu. Do pilotażu usługi dołączy więcej urzędów
Ponad 50 gmin korzystających z ePłatności w mObywatelu i 82 tys. zrealizowanych transakcji – to dotychczasowy efekt pilotażu tej usługi prowadzonego od ubiegłego roku. Mieszkańcy uczestniczących w nim gmin mogą przez aplikację i portal płacić m.in. podatek od nieruchomości czy podatek rolny albo uiszczać opłaty za śmieci. Do opcji opłacania zobowiązań administracyjnych wkrótce dojdą także płatności z inicjatywy użytkownika, czyli np. opłaty skarbowe ponoszone przy okazji załatwiania różnych spraw urzędowych. Trwają także prace nad wdrożeniem kolejnych metod płatności – do BLIK-a właśnie dołączyły karty płatnicze, a następne będą cyfrowe portfele, czyli Google Pay i Apple Pay.
Ochrona środowiska
Kosmiczne śmieci są coraz większym problemem. Ich obecność na orbicie generuje znaczne koszty
![](https://www.newseria.pl/files/11111/piap-smieci-2-foto,w_133,r_png,_small.png)
Liczba kosmicznych odpadów stale rośnie. Ich źródłem są obiekty, które zostały wysłane w kosmos, zakończyły misję lub uległy rozpadowi. Krążące w przestrzeni kosmicznej fragmenty tych obiektów stwarzają ryzyko kolizji z tymi, które są obecnie eksploatowane. Unikanie takich zdarzeń wiąże się z koniecznością ponoszenia wydatków na monitoring zagrożeń czy zwiększeniem zużycia paliwa poprzez obieranie niekolizyjnych kursów. Jednym ze sposobów na zmniejszenie tego problemu jest wydłużenie eksploatacji obiektów poprzez ich tankowanie na orbicie. Polacy pracują nad taką technologią.
Ochrona środowiska
Beton z alg czy szkło fotowoltaiczne. Ekologiczne innowacje zmieniają sektor budowlany
![](https://www.newseria.pl/files/11111/bojec-materialy-foto,w_133,r_png,_small.png)
Sektor budynków i budownictwa jest największym emitentem gazów cieplarnianych, odpowiadając za 37 proc. globalnych emisji – wynika z danych ONZ. Tradycyjne materiały budowlane, takie jak beton czy cegły, są stopniowo udoskonalane, aby jak najlepiej odpowiadać na wyzwania środowiskowe. – Większość producentów, szczególnie tych dużych, skupia się na tym, aby obniżać koszty ekologiczne produkcji materiałów, tak żeby konsumenci otrzymywali produkt bardziej zrównoważony – ocenia Tomasz Bojęć, partner zarządzający w ThinkCo. Z drugiej strony na rynek wchodzą innowacje, które stosowane w większej skali będą stopniowo zazieleniać budownictwo.
Partner serwisu
Szkolenia
![](https://www.newseria.pl/files/11111/ramka-prawa-akademia-newser_1,w_274,_small.jpg)
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.