Батарейки помогут очистить воду от тяжелых металлов
Долго пользовались ноутбуком, подключенным к Сети, и он перестал работать автономно? Значит, села батарея. Хотя на самом деле литийионные аккумуляторы, которыми оборудовано большинство современных мобильных устройств, не могут полностью разрядиться. Там остается немного энергии, которая потом пропадает при утилизации. Хотя ее можно использовать. Расскажем как.
Первые серийные литийионные батареи появились в начале 1990-х годов и за три десятилетия стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Они питают смартфоны, ноутбуки, беспроводные мыши, умные часы, электроинструменты, а еще самокаты, беспилотные коптеры, электромобили и электробусы.
При скромных размерах такие источники питания обладают очень высокой плотностью энергии и поддерживают жизнь устройств длительное время. Другие плюсы: простота обслуживания, низкий уровень саморазряда и высокая пожаробезопасность.
Основные типы литиевых аккумуляторов
Помимо лития, аккумуляторы содержат и другие элементы.
Литий-кобальтовые аккумуляторы (LiCoO2) — при высокой удельной энергоемкости (до 250 Вт*ч/кг) требовательны к условяим работы и недолговечны.
Литий-марганцевые аккумуляторы (LiMn2O4) — долговечнее и безопаснее предыдущих, удельная энергоемкость 150 Вт*ч/кг.
Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные аккумуляторы (LiNiMnCoO2 или NMC) — применяются в электротранспорте из-за низкой стоимости и температурной неприхотливости, удельная энергоемкость 150 Вт*ч/кг.
Литий-железо-фосфатные (LiFePO4) — их часто ставят в электромобили, удельная энергоемкость 150 Вт*ч/кг.
Литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные аккумуляторы (LiNiCoAlO2) — такие используют в промышленности, медицине и электротраснпорте, удельная энергоемкость до 260 Вт*ч/кг.
Литий-титанатные аккумуляторы (Li4Ti5O12) — самые долговечные при самом широком температурном диапазоне работы, удельная энергоемкость 100 Вт*ч/к.
Как бы то ни было, литийионные аккумуляторы не вечны и, отслужив свое, требуют сложной утилизации или переработки. Даже когда батарея, кажется, «умерла», в ней теплится жизнь. До 10 % от исходного заряда невозможно использовать, поэтому в целях безопасности ее приходится полностью разряжать, растрачивая энергию впустую.
Видимо, с этим не могут смириться американские химики из The University of California, Berkeley. Они нашли применение пропадающему электричеству. С его помощью ученые научились выделять из сточных вод ионы тяжелых металлов. Они проводили эксперименты по восстановлению водных растворов солей меди, кадмия и железа. Просто меняя pH жидкости, они регулировали потенциал катода и проходящий через батарейку ток. В результате для выделения меди удалось использовать 85 % остаточной энергии, кадмия — только 13 %, а для удаления ионов чрезвычайно опасного шестивалентного хрома, которые загрязняют воды на производствах, — 88 %.
Исследователи отмечают, что их находка не только открывает перспективы для разработки технологий по очистке сточных вод с помощью отслуживших свое батарей, но и позволяет экономить деньги на разрядке литийионных аккумуляторов.
Соленый водород: выгодно ли добывать топливо из морской воды?
Читать
