电池

El desarrollo de sistemas de almacenamiento más seguros y duraderos es uno de los grandes desafíos de la transición ecológica. Sin baterías eficientes, la...

在日常生活中，电池为遥控器、钟表和玩具提供能量。然而，当它们耗尽时，不当的丢弃会成为一个严重的问题。 专家警告说，废弃电池是危险废物。它们含有汞、镉、铅、锰、镍和锌。如果它们最终进入垃圾场或填埋场，可能会恶化，从而释放出污染土壤和地下水的有毒物质。 据估计，一个普通电池可以污染多达3000升水。一个碱性电池可以达到175,000升，而一个纽扣电池可以污染600,000升水。 此外，垃圾中80%的汞来自电池。因此，妥善管理是城市议程中的优先事项。 安全处置的收集点 面对这种情况，巴伊亚布兰卡市政府更新了收集点。目标是防止它们与家庭垃圾混合。 居民可以将电池送到位于Castelli 2741的北部生态点。也可以送到位于Harris 3651的Ingeniero White生态点。 还包括合作社分店。同样，Shell加油站位于O’Higgins 401，Avenida Alem 2095和巴伊亚布兰卡广场购物中心，Sarmiento 2153。 这些地方设有专用安全储存箱。然后，废物被送往特定处理。在送去之前，建议将它们存放在塑料瓶中。对于锂电池，用胶带覆盖电极。 复杂但必要的回收 回收根据每种电池的成分而有所不同。纽扣电池通过加热回收汞。 而普通电池则被粉碎并通过湿法冶金技术处理。这样可以回收锌、镍、铜、锰和石墨。 这些金属的再利用减少了自然资源的开采。此外，还加强了循环经济。 然而，每100个电池中只有15个被选择性收集。而且不到一个真正被回收。制造它们也需要高能耗。投入的能量是它们产生的50倍。 废旧电池的回收。 倡议的环境和社会效益 扩大收集点减少了污染风险。因此，保护了水源和空气质量。 此外，还促进了家庭中的责任习惯。分离和运输电池是一个简单但影响深远的举动。 该倡议加强了社区的环境意识。每个个人行动都为集体福祉做出贡献。 在一个普通消费者每年使用30到50个电池的背景下，妥善管理变得至关重要。因此，巴伊亚布兰卡正在迈向一个更可持续和对环境更有责任感的城市。 不当管理电池的生态影响 当电池与普通垃圾一起丢弃时，可能会在垃圾场或填埋场降解。结果，释放重金属，污染土壤和地下水。 汞、镉和铅可以在环境中存在多年。此外，它们进入食物链，影响动植物和人类健康。 同样，它们的燃烧或恶化会释放有毒物质到空气中。因此，不当管理电池对城市和农村生态系统构成累积风险。      

极端寒潮暴露了当前能源系统的最大弱点之一。当气温降至零度以下时，许多电池性能急剧下降。 在北半球最近的冬季，电动车辆和备用系统出现故障。因此，储存被证明是能源转型中的薄弱环节。 核心问题在于液体电解质。当冷却时，它会变得粘稠或固化，阻碍离子运动。 因此，电池无法充电或提供能量。因此，寻找适应寒冷的解决方案成为优先事项。 来自德克萨斯的创新设计 德克萨斯农工大学的研究人员开发了一种 有机双离子聚合物电池，专为低温设计。团队对内部材料进行了深刻的改变。 他们没有强制使用传统组件，而是选择了电活性聚合物。这些材料更具柔性，更能耐受极端寒冷。 此外，他们还引入了一种基于二甘醇的电解质。与其他化合物不同，它即使在–40°C附近也能保持流动性。 结果显示，电池在0°C时保持85%的容量。即使在–40°C时也能保持接近55%，并具有高能量性能。 适应环境的材料 该方法还解决了结构耐久性问题。实际电池面临振动、冲击和热膨胀。 为了提高耐久性并减轻重量，他们替换了金属集电器。取而代之的是使用导电碳纤维织物。 因此，该设备不仅储存能量，还提供结构刚性。这一概念在电动车和无人机中尤为关键。 该设计避免了传统电池在寒冷中产生的多米诺效应。因此，在苛刻环境中提供更大的稳定性。 德克萨斯的新型有机聚合物电池如何在–40°C时仍能保持55%的容量？图片来源：Ecoinventos。 方法的环境和能源效益 主要贡献是气候韧性。能够在零度以下运行的电池加强了寒冷地区的网络。这对于孤立社区和冬季可再生能源园区至关重要。这样，当需求激增时，保证供应。 此外，故障减少降低了系统过度设计的需求。因此，优化了材料和资源的使用。 较轻的结构重量也提高了电动交通的效率。因此，减少了与运输相关的排放。 虽然这种电池仍处于研究阶段，但这一进展扩大了技术边界。从而，有助于巩固清洁能源在极端事件中的可靠性。

俄罗斯科学院N. S. 库尔纳科夫普通与无机化学研究所的研究人员开发了一种从使用过的锂离子电池中回收贵重金属的新技术。这样一来，科学朝着更清洁的工艺迈进。 该提案基于一种新一代的萃取剂，能够分离战略性成分而不产生危险废物。因此，回收成为应对技术废物增长的关键工具。 此外，该技术旨在减少与传统方法相关的环境风险，这些方法更具侵略性。 低环境影响的溶剂 该过程使用深度共晶溶剂，以其高效和低毒性而闻名。通过这种组合，该方法在金属提取中实现了高选择性。 科学家们开发了一种由三异丁基膦硫化物和百里酚制成的萃取剂。这样可以方便地从电池浸出液的酸性溶液中分离出铜和铁。 结果是获得了纯度超过99%的金属，与常规工业设备兼容。 迈向可持续的锂回收 研究团队计划扩大该过程的规模并优化每个阶段。目标是安全地回收战略性锂和其他关键金属。 在此背景下，电池回收成为能源转型的核心。随着电动出行的增长，对材料的需求也在增加。因此，闭环使用减少了对采矿和生态系统的压力。 金砖国家的生态创新 与此同时，中国在基于稀土元素的生态颜料开发方面取得了进展。这些材料取代了历史上用于工业的有毒重金属。 同时，与铝硅酸盐的结合降低了成本并促进了大规模生产。因此，为健康和环境提供了更安全的替代方案。 印度则识别出一种天然细菌蛋白的半导体特性。这种材料无需金属或高能量过程即可运行。 深层科学与地球理解 此外，俄罗斯科学家在一个深层形成的钻石中发现了一种含磷的稀有碳酸盐矿物。这一发现为地幔动力学提供了新的线索。 通过揭示轻元素在深层过程中的作用，该研究扩展了对地球地球化学循环的理解。这样一来，科学连接了地球的表面可持续性和深层知识。 电池回收的优势是什么？ 电池回收减少土壤和水污染，防止重金属释放。此外，它减少了开采新自然资源的需求。 同样，它允许回收战略材料如锂、钴和镍，这些材料对清洁能源至关重要。这加强了能源安全和循环经济。 最后，它推动绿色就业并促进与环境保护和可持续技术发展相一致的更负责任的生产模式。

欧洲研究人员，由SINTEF领导，并与瑞士公司COWA Thermal Solutions合作，开发出效率提高85%的热电池，比传统电池更高效。 这些基于回收铝和特殊盐的解决方案，可以比热水更高密度和稳定地储存热量，为更自主和可持续的住宅和能源社区开辟了道路。 研究员Galina Simonsen表示，由于其可及的规模和低成本，这项技术已准备好从实验室走向家庭。 热泵的问题 热泵是供暖脱碳的关键工具，但存在一个限制：它们仅在有电力供应时产生热量，而不一定是在需要时。 新的热电池通过储存多余热量并在适当时释放来解决这一挑战，提高舒适度和能源效率。 系统如何运作 秘诀在于盐水合物，这些相变材料： 在其晶体结构中捕获水分子。 加热时，从固体变为液体，吸收大量能量。 冷却时，固化并以受控方式释放热量。 这种行为允许每单位体积储存的热量比水多数倍，保持稳定更长时间，并减少系统的尺寸，这在空间有限的住宅中至关重要。 主要优势 更高的能源效率：每千瓦时的利用率更高。 改善的舒适度：连续淋浴无温度损失，关键时段提供供暖。 循环经济：使用回收铝和丰富的材料，无毒且不易燃。 减少排放：减少对天然气的依赖，降低碳足迹。 电网稳定性：在系统需要时产生热量，在人们需要时使用。 技术创新 其中一个挑战是实现快速和均匀的热负荷和卸载。为此，团队设计了回收铝制成的散热片，有效分配能量。 通过等离子电解氧化（PEO）解决了盐与回收铝接触时常见的腐蚀问题，形成超薄陶瓷保护层。这确保了耐久性、较少的维护和较少的长期废物。 对家庭和社区的影响 在电气化城市的情景中，这些热电池可以成为关键组成部分： 家庭：每个家庭都可以作为可再生能源的小型储存库。 集体建筑：与共享光伏结合，满足大部分热水和供暖需求。 寒冷气候：促进更灵活和有弹性的社区供热网络。 SINTEF和COWA的创新表明，可持续性可以是安静而日常的。 这些热电池不寻求夺目，而是融入日常生活，在多余时储存热量，在需要时提供。一个简单但具有变革性的进步，将能源转型带到数百万欧洲家庭。