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研究人员可以将塑料袋升级为锂离子电池的零件吗

导读印第安纳州的研究人员找到了一种方法,可以将一次性塑料袋升级为原材料,从而制成有价值的产品。他们的工艺将聚乙烯塑料转变为具有足够纯度...

印第安纳州的研究人员找到了一种方法,可以将一次性塑料袋升级为原材料,从而制成有价值的产品。他们的工艺将聚乙烯塑料转变为具有足够纯度的碳碎片,以用作制造锂离子电池阳极的材料。

塑料污染是威胁环境的最大问题之一。这些垃圾很多以一次性袋子的形式出现。这些塑料容器大多数只能一次性使用,否则会被丢弃。

这些袋子可以在世界任何地方出现,包括远离人类居住的地方。大部分塑料垃圾最终会进入垃圾填埋场或漂浮在海洋中。

塑料需要数百年才能被阳光和细菌等自然因素分解。它伤害甚至杀死误食它的海洋动物。污染物沿着食物链向上传播,直到到达人类。

世界上越来越多的城市和国家都在努力阻止每年大量泛滥成灾的塑料污染物。他们对甚至使用单个塑料袋的任何人处以罚款或征税。一些地区完全禁止使用一次性袋子。

将塑料袋变成制造锂离子电池零件的原料

塑料袋包含大量的聚乙烯,聚乙烯是世界上最常见和最受欢迎的塑料之一。研究人员认为,该聚合物可以从塑料产品中提取出来,然后提纯成碳(一种用于储存大量能量的材料)。

现有的将聚乙烯升级为纯碳的方法不能满足需求。许多过程都依赖于复杂的化学反应,而这种化学反应的成本太大,无法大规模实施。其他方法无法从塑料废料中产生足够量的碳,这使它们的追求不经济。

普渡大学的研究员Vilas Pol寻求一种有效且简单的方法,将一次性袋子和其他塑料垃圾变成有用的材料。他和他的同事开发了将聚乙烯塑料袋转化为碳碎片的技术。所得碳显示出足够的纯度,可用于工业用途,例如制造锂离子电池。

他们在科学期刊ACS Omega中发表了他们的发现。

新方法将聚乙烯聚合物升级为纯碳

在他们的实验中,普渡大学的研究人员收集了聚乙烯塑料袋,然后将塑料浸入硫酸中。他们将经过化学处理的材料密封在一个密闭的溶剂热反应器中。

反应器内部的温度几乎升高到聚乙烯的熔融温度。容器的气压高得多。

长时间暴露在强热中之后,来自硫酸浴的磺酸基团通过称为“磺化”的化学过程将其自身连接到聚乙烯的碳-碳骨架上。磺酸的添加增加了塑料的强度。

磺化聚乙烯显示出比其基础形式更高的熔点。当暴露在高温下时,它既不会蒸发也不产生有毒气体,因此使用安全。

研究人员从反应器中提取了磺化塑料,并将其转移到另一个具有惰性气氛的炉中进行进一步加热。化学惰性的空气确保了没有任何污染物,从而可以生产由纯碳制成的木屑。这些芯片被磨成粉末,用于生产锂离子电池的负极。

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