一组研究人员提出了一种塑料废物处理的新方法。化学学会出版的一篇论文展示了印第安纳州普渡大学的研究人员如何从塑料废物中提取纯碳，并将其转化为锂离子电池的阳极材料，这种材料为 玩具卡车提供动力。该团队声称该方法可以轻松扩展。如果是这样的话，塑料废弃物可能会为光伏产业中的升级产品找到一个饥饿的获取者，因为并置存储正变得司空见惯。此外，电动汽车的发展可能为这种阳极创造一个相当大的市场。
研究人员称，该方法生产的电池阳极与市售产品具有竞争力。
全世界每年生产数亿吨塑料，其中大部分 – 超过85% – 进入垃圾填埋场或海洋。填埋塑料将有毒化学物质释放到环境中，其中大部分仍然在海洋中释放。到2050年，预计塑料将超过世界海洋中的鱼类。
特别是聚乙烯(PE)，含有着色剂，染料，标签和粘性添加剂，增加了回收的难度，并且焚烧的能量回收低且昂贵，因为需要进行空气排放控制并且副产品灰通常是危险废物。
高效的芯片
Purdue团队将高密度和低密度PE(即Ziploc袋和其他家用塑料)浸入硫酸H 2 SO 4中，浓度为1g至20ml。然后将该混合物置于溶剂热Parr反应器中并在110摄氏度下加热12小时，低于PE转化为有害气体的温度，而不转化为有价值的碳产物 – 115-135摄氏度 – 据研究人员称。
反应后，将内置于反应容器中的碳薄片用去离子水洗涤并使其干燥。然后将产物在坩埚中在氩气流下在900摄氏度下碳化。将所得材料在玛瑙研钵中处理，以形成粉末。该方法对于低密度PE产生65±5%的质量产率，对于高密度材料产生54±3%的质量产率。
然后将粉末压制成碳芯片用于锂离子电池阳极 ，当在室温下以C-速率5循环时，其产生230和350mAh / g比容量 – 分别用于低密度和高密度PE。 。当在50摄氏度下循环时，阳极产生290和440mAh / g的容量。
在循环研究中，研究人员发现，在C值为5时，容量略微增加至350和440 mAh / g(分别在25和50摄氏度，HDPE-C)。在1小时，1小时充电和1小时放电的C-速率下，LDPE-C的容量降至160和210mAh / g(分别在25和50摄氏度)和240和270mA h / g(at 25和50摄氏度)用于HDPE-C。
突破方法
通过5的循环速率研究碳样品的长循环稳定性。在最初的20个循环后，LDPE-C和HDPE-C均获得200mAh / g的稳定可逆容量。
科学家表示，他们的论文是第一份报告，该论文展示了溶剂热磺化过程，随后进行了热处理，成功地将废塑料转化为功能性储能碳。
PE的碳含量高达86%，其他研究人员建议采用各种方法从中回收碳，重量产量仅超过50%。
根据普渡大学的论文，这种有限的数量意味着缺乏从PE回收的碳的潜在应用。现在生产的碳质材料也被研究作为钠离子电池的潜在阳极 以及润滑添加剂和碳纳米管。
以前从碳氢化合物中回收含碳材料的尝试是昂贵的并且对于按比例放大是复杂的。“我们的溶剂热回收方法完全消除了塑料废物，将它们转化为功能性碳质材料，用于包括电池阳极在内的多种应用，”作者在他们的研究论文中写道。
