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電池の需要が高まるにつれて、レアメタルに代わる持続可能な代替品が必要とされています。
科学者たちは、これまで役に立たなかった産業廃棄物を電池に使用される重要な材料に変える方法を発見しました。
の廃棄物分子、トリフェニルホスフィンオキシド (TPPO) は、ビタミン錠剤などの製品の製造時に生成されます。米国のノースウェスタン大学の科学者によって発見された新しいプロセスは、それを、状況によってはレアメタルに代わる可能性のあるエネルギーを貯蔵するための有用な物質に変えます。
電極にエネルギーを蓄える一般的なリチウム電池とは異なり、この新しいプロセスで作成できるレドックスフロー電池は、化学反応を利用して、エネルギーが蓄えられる電解質間でエネルギーを往復させます。
他の形式のバッテリーほどエネルギー貯蔵効率が低く、車やスマートフォンで使用するには大きくてかさばりすぎます。ただし、電力網の規模でのエネルギー貯蔵には、これらの方がはるかに優れたソリューションであると考えられています。それには保管も含まれます風力や太陽光などの再生可能エネルギーからのエネルギー供給の谷と山を平滑化するのに役立ちます。
「有機分子を使用できるだけでなく、高い安定性とともに、金属ベースの競合分子に近づく高エネルギー密度も達成できます」と、博士課程の候補者で論文の筆頭著者であるエミリー・マホーニー氏は言う。
「これら 2 つのパラメータを一緒に最適化することは伝統的に困難でした。そのため、廃棄物由来の分子についてこれを示すことができるのは特にエキサイティングです。」
産業廃棄物を宝に変える
電池の要件が増大し続けるにつれて、電池の製造に使用されるリチウムやコバルトなどの金属の要件も増大しています。
これらの金属は、集中的かつ侵略的な採掘を通じて調達されることがよくあります。それらの供給も限られており、研究者らは、ますます多くの製品が電池に依存するため、これらの金属ベースのソリューションから電池への移行が進んでいると述べています。より持続可能な選択肢が必要になります。
「電池研究は伝統的にエンジニアや材料科学者によって占められてきました」と北西部の化学者で筆頭著者のクリスチャン・マラピットは言う。
「合成化学者は、有機廃棄物を分子工学的にエネルギー貯蔵分子に変換することで、この分野に貢献できます。私たちの発見は、廃棄化合物を貴重な資源に変える可能性を示し、バッテリー技術のイノベーションに持続可能な道を提供します。」
毎年何トンものTPPOが生産されていますが、現在は役に立たず、慎重に処分する必要があります。このゴミを緑の宝物に変える可能性についてはさらなる研究が必要ですが、科学者たちは将来、再生可能エネルギーの貯蔵に使用できると期待しています。
