Khẩu trang đã qua sử dụng được nâng cấp thành pin giá rẻ, linh hoạt

Thiết bị bảo vệ cá nhân (PPE) là một trong những phương tiện phòng thủ quan trọng nhất trong cuộc chiến chống lại SARS-CoV-2, nhưng điều đó làm tăng thêm gánh nặng lãng phí với một nghiên cứu năm 2020 ước tính có tới 129 tỷ khẩu trang được sử dụng mỗi tháng trong giai đoạn đầu của đại dịch. Những thứ này tồn đọng trong bãi rác, đại dương và các môi trường khác, hoặc bị đốt cháy và thải ra khí độc.

Để giảm bớt áp lực này, các nhà khoa học đang tìm cách tái chế khẩu trang thành những vật dụng hữu ích, chẳng hạn như vật liệu làm đường. Và theo hướng đó, một nghiên cứu mới đã phát hiện ra rằng với cách xử lý thích hợp, chúng thực sự tạo ra những viên pin.

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu khử trùng khẩu trang bằng sóng siêu âm, sau đó nhúng chúng vào loại mực làm từ graphene. Tiếp theo, khẩu trang được nén và làm nóng đến 140°C (284°F), tạo thành các “viên” dẫn điện hoạt động như điện cực của pin. Chúng được ngăn cách bởi một lớp cách nhiệt cũng được làm từ khẩu trang cũ, sau đó toàn bộ ngâm trong chất điện phân và cuối cùng được bao phủ trong một lớp vỏ bảo vệ làm từ loại chất thải y tế khác - vỉ thuốc.

Tất nhiên, làm sạch khẩu trang chỉ là một phần của phương trình, và sẽ chẳng ích gì nếu pin không tốt. Nhưng chúng hiệu quả một cách đáng ngạc nhiên, nhóm nghiên cứu tuyên bố rằng chúng đã đạt được mật độ năng lượng là 99,7 watt-giờ trên kilogam (Wh/kg). Điều đó đang tiến gần đến mật độ năng lượng của pin lithium-ion phổ biến, nằm trong khoảng từ 100 đến 265 Wh/kg.

Các nhà nghiên cứu đã cải tiến pin hơn nữa bằng cách thêm hạt nano của perovskite canxi-coban oxit vào các điện cực. Điều này làm tăng hơn gấp đôi mật độ năng lượng, đưa nó lên đến 208 Wh/kg. Phiên bản hoạt động tốt nhất của pin vẫn giữ được 82% dung lượng sau 1.500 chu kỳ và có thể cung cấp năng lượng trong hơn 10 giờ ở điện áp lên đến 0,54 V.

Nhóm nghiên cứu nói rằng những viên pin này cũng có một số lợi ích khác. Sử dụng các sản phẩm phế thải có nghĩa là chúng có giá thành thấp, có thể được làm mỏng và linh hoạt, thậm chí có thể dùng một lần nếu cần (mặc dù điều đó có thể làm giảm đi phần nào ý định ban đầu).

Hà My