Дослідження, проведене під керівництвом Сюй Чженьміна, запропонувало використовувати залишковий заряд батарей для вилучення іонів міді, кадмію, цинку та хрому з водних розчинів. Науковці виявили, що до 90 відсотків енергії використаних батарейок можна використовувати для видалення важких металів з води.
Науковий прорив Винайдено новий метод отримання металів товщиною в 1 атом
Експеримент
Коли дослідники почали експерименти з відновлення водних розчинів солей міді, кадмію та заліза, вони виявили, що відновлювальний потенціал розряджених літій-іонних акумуляторів сильно і нерегулярно залежить від кислотності середовища. Для успішного протікання електрохімічного процесу потенціал повинен бути постійним, тому вчені вирішили з'ясувати, чому потенціал катода дивно поводиться в розчині солей важких металів.
Для цього хіміки приготували розчини гідроксиду натрію, хлориду натрію та сульфату натрію і занурили батареї в ці розчини для проведення вольтамперометричного дослідження. Вони виявили, що поведінка батареї в лужному розчині була зумовлена пасивацією залізного покриття батареї. Воно було вкрите тонким шаром оксиду, який перешкоджав його подальшому окисленню.
Далі хіміки приготували розчини солей міді та кадмію і спробували розділити метали окремо. Для цього вони додали кислоту до розчину зі значенням рН два, а потім занурили в нього використану батарейку. Залізна поверхня почала розчинятися, і на ній почала осідати мідь, причому 85 відсотків залишкової енергії батареї було використано для виділення міді. З кадмієм, який відновлювався при pH=4, ситуація була гіршою: на цей процес витрачалося лише 13 відсотків залишкової енергії батареї.
Схема залежності параметрів реакції від кислотності і ступеня пасивації покриття батареї / Фото PNAS
Науковцям також вдалося відновити іони шестивалентного хрому, використавши 88% залишкової енергії акумулятора.
Технологія, яка може змінити світ Створено експериментальне біорозкладне скло
Отримані результати свідчать про те, що використані літій-іонні батареї можуть бути екологічно чистим і недорогим рішенням для очищення води, забрудненої важкими металами. Успішність експерименту та результати дослідження можуть бути застосовані на практиці для очищення стічних вод і довкілля загалом.