ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කිරීමේ එක් දුෂ්කරතාවයක් නම් ද්‍රව්‍යයේම පිරිවැය අඩු වන අතර ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කිරීමේ ක්‍රියාවලිය ලාභදායී නොවේ. පිරිවැය තවදුරටත් අඩුකර පරිසර හිතකාමී අමුද්‍රව්‍ය යොදා ගනිමින් ලිතියම් බැටරි ප්‍රතිචක්‍රීකරණය ඉහළ නැංවීමට නව තාක්‍ෂණයක් බලාපොරොත්තු වේ.

නව ප්‍රතිකාර ක්‍රමයකට භාවිතා කළ කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය එහි මුල් තත්වයට ගෙන ඒමට හැකි අතර, ප්‍රතිචක්‍රීකරණ පිරිවැය තවදුරටත් අඩු කරයි. සැන් ඩියාගෝ හි කැලිෆෝනියා විශ්ව විද්‍යාලයේ නැනෝ ඉංජිනේරුවන් විසින් වැඩි දියුණු කරන ලද මෙම තාක්ෂණය දැනට භාවිතා කරන ක්‍රමවලට වඩා පරිසර හිතකාමී වේ. එය හරිත අමුද්‍රව්‍ය භාවිතා කරයි, බලශක්ති පරිභෝජනය සියයට 80 සිට 90 දක්වා අඩු කරයි, සහ හරිතාගාර වායු විමෝචනය සියයට 75 කින් අඩු කරයි.

පර්යේෂකයන් නොවැම්බර් 12 ජූල් හි ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද පත්‍රිකාවක ඔවුන්ගේ වැඩ විස්තර කරයි.

මෙම තාක්ෂණය ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් (LFP) වලින් සාදන ලද කැතෝඩ සඳහා විශේෂයෙන් සුදුසු වේ. LFP කැතෝඩ බැටරි අනෙකුත් ලිතියම් බැටරි වලට වඩා ලාභදායී වන්නේ ඒවා කොබෝල්ට් හෝ නිකල් වැනි වටිනා ලෝහ භාවිතා නොකරන බැවිනි. LFP බැටරි ද වඩා කල් පවතින සහ ආරක්ෂිත වේ. ඒවා බලශක්ති මෙවලම්, විදුලි බස් සහ විදුලි ජාල වල බහුලව භාවිතා වේ. Tesla Model 3 ද LFP බැටරි භාවිතා කරයි.

“මෙම වාසි සලකා බැලීමේදී, LFP බැටරි වෙළඳපොලේ ඇති අනෙකුත් ලිතියම් බැටරි වලට වඩා තරඟකාරී වාසියක් ඇත” යනුවෙන් සැන් ඩියාගෝ හි කැලිෆෝනියා විශ්ව විද්‍යාලයේ නැනෝ ඉංජිනේරු විද්‍යාව පිළිබඳ මහාචාර්ය ෂෙන්ග් චෙන් පැවසීය.

මොකක් හරි ප්‍රශ්නයක්ද? “මෙම බැටරි ප්රතිචක්රීකරණය කිරීම ලාභදායී නොවේ.” “එය ප්ලාස්ටික් හා සමාන උභතෝකෝටිකයකට මුහුණ දෙයි – ද්රව්යමය මිල අඩුය, නමුත් එය ප්රතිචක්රීකරණය කිරීමේ මාර්ගය ලාභදායී නොවේ,” චෙන් පැවසීය.

චෙන් සහ ඔහුගේ කණ්ඩායම විසින් දියුණු කරන ලද නව ප්රතිචක්රීකරණ තාක්ෂණයන් මෙම පිරිවැය අඩු කළ හැකිය. තාක්ෂණය අඩු උෂ්ණත්වවලදී (සෙල්සියස් අංශක 60 සිට 80 දක්වා) සහ පරිසර පීඩනයකදී ක්රියා කරයි, එබැවින් අනෙකුත් ක්රමවලට වඩා අඩු විදුලිය පරිභෝජනය කරයි. ඊට අමතරව, එය භාවිතා කරන ලිතියම්, නයිට්‍රජන්, ජලය සහ සිට්‍රික් අම්ලය වැනි රසායනික ද්‍රව්‍ය ලාභ සහ මෘදුයි.

“සම්පූර්ණ ප්‍රතිචක්‍රීකරණ ක්‍රියාවලිය ඉතා ආරක්ෂිත තත්ත්‍වයන් යටතේ සිදු කෙරේ, එබැවින් අපට විශේෂ ආරක්‍ෂිත ක්‍රම හෝ විශේෂ උපකරණ අවශ්‍ය නොවේ” යැයි අධ්‍යයනයේ ප්‍රධාන කතුවරයා සහ චෙන්ගේ රසායනාගාරයේ පශ්චාත් ආචාර්ය පර්යේෂකයෙකු වන Pan Xu පැවසීය. ඒ නිසා අපේ බැටරි ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කිරීමේ පිරිවැය අඩුයි. ”

පළමුව, පර්යේෂකයන් ඔවුන්ගේ ගබඩා ධාරිතාවයෙන් අඩක් අහිමි වන තෙක් LFP බැටරි ප්රතිචක්රීකරණය කළහ. ඉන්පසු ඔවුන් බැටරිය විසුරුවා හැර, එහි කැතෝඩ කුඩු එකතු කර, ලිතියම් ලවණ සහ සිට්‍රික් අම්ලය ද්‍රාවණයක පොඟවා ගත්හ. ඊළඟට, ඔවුන් විසඳුම වතුරෙන් සෝදා, එය රත් කිරීමට පෙර කුඩු වියළීමට ඉඩ දුන්නේය.

පර්යේෂකයන් විසින් නව කැතෝඩ සෑදීම සඳහා කුඩු භාවිතා කරන ලද අතර ඒවා බොත්තම් සෛල සහ බෑග් සෛල තුළ පරීක්ෂා කර ඇත. එහි විද්‍යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වය, රසායනික සංයුතිය සහ ව්‍යුහය මුලුමනින්ම මුල් තත්වයට ගෙන එයි.

බැටරිය ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කිරීම අඛණ්ඩව සිදු වන විට, කැතෝඩය එහි ක්‍රියාකාරීත්වය අඩු කරන වැදගත් ව්‍යුහාත්මක වෙනස්කම් දෙකකට භාජනය වේ. පළමුවැන්න නම් කැතෝඩ ව්‍යුහයේ හිස්තැන් සාදන ලිතියම් අයන නැති වීමයි. දෙවනුව, ස්ඵටික ව්යුහයේ යකඩ සහ ලිතියම් අයන ස්ථාන හුවමාරු වන විට තවත් ව්යුහාත්මක වෙනසක් සිදු විය. එය සිදු වූ පසු, අයන පහසුවෙන් ආපසු මාරු කළ නොහැක, එබැවින් ලිතියම් අයන සිරවී බැටරිය හරහා චක්‍රීය කළ නොහැක.

මෙම අධ්‍යයනයේ යෝජිත ප්‍රතිකාර ක්‍රමය ප්‍රථමයෙන් ලිතියම් අයන නැවත පුරවයි, එවිට යකඩ අයන සහ ලිතියම් අයන පහසුවෙන් ඒවායේ මුල් ස්ථානයට මාරු කළ හැකි අතර එමඟින් කැතෝඩ ව්‍යුහය ප්‍රතිෂ්ඨාපනය වේ. දෙවන පියවර වන්නේ වෙනත් ද්‍රව්‍යයකට ඉලෙක්ට්‍රෝන පරිත්‍යාග කිරීම සඳහා අඩු කිරීමේ කාරකයක් ලෙස ක්‍රියා කරන සිට්‍රික් අම්ලය භාවිතා කිරීමයි. එය ඉලෙක්ට්රෝන යකඩ අයන වෙත මාරු කරයි, ඒවායේ ධනාත්මක ආරෝපණය අඩු කරයි. මෙය ඉලෙක්ට්‍රෝන විකර්ෂණය අවම කරන අතර ලිතියම් අයන නැවත චක්‍රයට මුදාහරින අතරම යකඩ අයන ස්ඵටික ව්‍යුහයේ මුල් ස්ථානයට පැමිණීම වළක්වයි.

ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කිරීමේ ක්‍රියාවලියේ සමස්ත බලශක්ති පරිභෝජනය අඩු වන අතර, පර්යේෂකයන් පවසන්නේ විශාල බැටරි ප්‍රමාණයක් එකතු කිරීම, ප්‍රවාහනය කිරීම සහ බැහැර කිරීම සම්බන්ධයෙන් වැඩිදුර පර්යේෂණ අවශ්‍ය බවයි.

“ඊළඟ අභියෝගය වන්නේ මෙම සැපයුම් ක්‍රියාවලීන් ප්‍රශස්ත කරන්නේ කෙසේදැයි සොයා බැලීමයි.” “මෙය අපගේ ප්‍රතිචක්‍රීකරණ තාක්‍ෂණය කාර්මික යෙදුමට එක් පියවරක් සමීප කරනු ඇත,” චෙන් පැවසීය.