如何在塑胶再生之路创造最大效益?美国加州大学河滨分校(UCR)想透过塑胶,制作出备受看好的储能技术:超级电容,或许能增加塑胶回收的吸引力。
超级电容充放电时间极短,功率密度跟循环次使用次数表现皆不错,应用范围遍及科研、能源供应与车辆,而 UCR 想再增加超级电容的吸引力,决定将塑胶等废弃物转换成奈米材料,用塑胶制成环保超级电容。
过去 UCR 团队一直都在挖掘海滩砂、玻璃瓶、儿童玩具的再利用用途,抑或是利用双孢蘑菇等植物开发生质能源,UCR 电机工程教授 Mihri Ozkan 表示,预计 2040 年路上跑的车辆会有 30% 是电动车,将来电池材料会是一大挑战,若电池或是储能系统的原料能来自垃圾掩埋场的废弃物或是塑胶,不仅能降低成本,也可以让制造过程更加永续。
对此,团队瞄准现在各国颇为头痛的“白色污染”问题,他们首先将常用于宝特瓶、光碟或是偏光片的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)塑胶溶解,再以静电纺丝(Electrospinning,电纺)方法,用电荷从液体中抽出微米或奈米大小、极细的纤维,最后在火炉中将塑胶碳化。
将碳化的塑胶材料与黏合剂、导电剂混合后,团队就把它做成钮扣电池的形状,制成超级电容,实验结果也符合期待。论文第一作者 Arash Mirjalili 表示,“针对将塑胶废弃物回收再利用成储能装置,团队已经迈出第一步,我们相信这项研究具有环保与经济优势,为将来的研究与开发提供更多机会。”
目前团队也有同步研究塑胶废弃物应用在锂离子电池的可行性,虽说超级电容的充放电速度比锂电池快,但它储电容量低,我们没办法以超级电容满足手机、电动车用电需求,两种技术的应用范围不太一样。团队也认为新技术可以提高锂离子电池的性能,Ozkan 表示,未来也会用塑胶废弃物研发全新的电池电极。
- Upcycling technique turns plastic bottles into supercapacitor material
- Upcycling plastic waste toward sustainable energy storage
(首图来源:pixabay)