Vỏ cua cung cấp năng lượng cho pin sạc thế hệ mới

STNN - Bất kỳ ai từng ăn càng cua tươi hoặc đuôi tôm hùm, đều có thể gặp khó khăn ở mức độ nhất định khi cắn lớp vỏ cứng. Tuy nhiên, thay vì vứt bỏ, các nhà nghiên cứu đang tìm cách tái chế lớp vỏ cứng này thành vật liệu xốp, chứa đầy cacbon để phục vụ nhiều mục đích sử dụng. Cụ thể, nhóm nghiên cứu tại Học viện Khoa học Y khoa Sơn Đông, Trung Quốc và Viện Công nghệ Kyushu, Nhật Bản đã sử dụng cacbon từ vỏ cua để chế tạo vật liệu cực dương cho pin natri-ion, đối thủ cạnh tranh sắp tới của pin lithium-ion.

Pin lithium-ion trở nên phổ biến trong những năm gần đây, cung cấp năng lượng cho điện thoại, ô tô và thậm chí cả bàn chải đánh răng. Nhưng vì số lượng kim loại lithium trên thế giới có hạn nên một số nhà nghiên cứu đã chuyển sang dùng kim loại khác cùng loại. Trước đây, các nhà nghiên cứu đã tạo ra loại pin kẽm-ion có thể phân hủy sinh học bằng cách sử dụng chitin trong vỏ cua. Tuy nhiên, chất thải này cũng có thể được biến đổi thành "cacbon cứng", vật liệu đã được chứng có thể trở thành cực dương cho pin natri-ion.

Mặc dù tương đồng về mặt hóa học với lithium, nhưng các ion natri lớn hơn và do đó không tương thích với cực dương của pin lithium-ion, thường được làm bằng than chì. Khi cacbon cứng kết hợp với vật liệu bán dẫn kim loại như dichalcogenide kim loại chuyển tiếp (TMDs), vật liệu này có thể trở thành cực dương của pin. Vì vậy, trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã khám phá cách hai TMD khác nhau (gồm có thiếc sunfua và sắt sunfua) kết hợp với cacbon cứng làm từ vỏ cua để chế tạo cực dương của pin natri-ion.

Để tạo ra cacbon từ vỏ cua, các nhà khoa học đã nung vỏ cua đến nhiệt độ vượt quá 1.0000F. Tiếp đến, họ bổ sung cacbon vào dung dịch chứa thiếc sunfua (SnS2) hoặc sunfua sắt (FeS2), sau đó làm khô chúng để tạo thành cực dương. Cấu trúc dạng sợi, xốp của cacbon từ vỏ cua cung cấp diện tích bề mặt lớn, giúp tăng tính dẫn điện và khả năng vận chuyển ion hiệu quả của vật liệu.

Khi thử nghiệm với pin mẫu, nhóm nghiên cứu nhận thấy cả hai vật liệu tổng hợp đều có dung lượng tốt và trải qua được ít nhất 200 chu kỳ. Nghiên cứu mới mở ra lộ trình tái chế các chất thải khác và giúp phát triển các công nghệ pin bền vững hơn.

N.P.D (NASATI), theo https://techxplore.com/news/2023-03-crab-shells-power-generation-rechargeable.html

Nguồn: https://vista.gov.vn