طريقة صديقة للبيئة لإعادة تدوير رصاص بطاريات السيارات المستعملة إلى أجهزة كشف ضوئية

مع استمرار انخفاض أسعار بطاريات الليثيوم أيون، فإنها تحل بسرعة محل بطاريات الرصاص الحمضية المستخدمة تقليديًا في السيارات والمركبات الأخرى.

ينتج عن هذا وفرة مفاجئة من بطاريات الرصاص الحمضية المستعملة، والتي قد تكون ضارة بالبيئة والأشخاص إذا لم يتم إعادة تدويرها بشكل صحيح.

للمساعدة في التعامل مع هذه المشكلة، طور الباحثون طريقة صديقة للبيئة لتحويل الرصاص من بطاريات حمض الرصاص المستخدمة إلى أجهزة كشف ضوئية تعمل في النطاق المرئي للأشعة فوق البنفسجية.

قال رئيس فريق البحث لوينج كسينج سو، من الجامعة الجنوبية للعلوم والتكنولوجيا في الصين : “نعتقد أن استراتيجية إعادة التدوير هذه يمكن أن تقلل بشكل كبير من التلوث بالرصاص الناتج عن نفايات بطاريات الرصاص الحمضية، وهو أمر مهم للبيئة”، “تعمل أجهزة الكشف الضوئية على تعزيز اقتصاد إعادة التدوير من خلال إنشاء سوق للرصاص المعاد تدويره.،ويمكن استخدامها لمجموعة متنوعة من التطبيقات بما في ذلك الاتصالات البصرية والتحليل الكيميائي والتصوير.”

في مجلةOptics Letters ، وصف سو وزملاؤه عمليتهم لاستخراج الرصاص من بطاريات الرصاص الحمضية المهملة ثم استخدامه لتركيب بلورات الرصاص (II) يوديد (PbI 2 ) المناسبة للاستخدام في أجهزة الكشف الضوئي.

قال سو: “تُظهر البلورات الدقيقة PbI 2 المعاد تدويرها مستويات الجودة والنقاء اللازمة لصنع أجهزة الكشف الضوئي”، “نظهر أيضًا أنه يمكن استخدام البلورات الدقيقة لصنع أجهزة كشف ضوئية تتمتع باستقرار ممتاز وقابلية للتكرار وسرعات استجابة سريعة.”

معظم الطرق باهظة الثمن ولها عيوب

على الرغم من أنه يمكن إعادة تدوير الرصاص الموجود في بطاريات الرصاص الحمضية المستعملة، إلا أن معظم الطرق المستخدمة لهذا الغرض باهظة الثمن ولها عيوب مختلفة.

طور فريق البحث في Su استراتيجية أكثر كفاءة لإنتاج PbI 2 من عجينة الرصاص الموجودة في بطاريات الرصاص الحمضية .

طريقة استخراج الرصاص

لاستخراج الرصاص من العجينة، طور الباحثون عملية ذات وعاء واحد لا تتطلب سوى مواد كيميائية غير مكلفة يسهل الحصول عليها ولا تحتوي على سلائف تجارية ، مما يزيد التكلفة.

تتضمن العملية وضع المعجون في محلول مختلط يحتوي على فائض أحادي الهيدرات حامض الستريك وسيترات الصوديوم وثنائي الهيدرات H 2 O 2.

يتسبب ثنائي هيدرات سترات الصوديوم الزائدة في إذابة كل سترات الرصاص المتولدة تقريبًا في المحلول المختلط. ثم يتم ترشيح الخليط للحصول على محلول واضح يحتوي على الرصاص. عندما يضاف حمض الهيدرويوديك الزائد إلى المحلول ، فإنه يشكل راسب PbI 2 أصفر ، والذي يتم جمعه وتجفيفه في فراغ.

استخدم الباحثون بعد ذلك عملية طلاء بالدوران البسيطة لإنشاء كاشف ضوئي باستخدام PbI 2 الذي تم إنتاجه من خلال هذه العملية.

قاموا بالتحقيق في الاستجابة الضوئية للكاشف الضوئي باستخدام مصباح 300 واط Xe كمصدر ضوء مرئي للأشعة فوق البنفسجية، وأداة معلمة أشباه الموصلات كمجمع إشارة كهربائية.

أظهر الكاشف الضوئي PbI 2 الذي قاموا بتصنيعه تيارًا مظلمًا منخفضًا يبلغ 1.06 nA ونسبة تشغيل-إيقاف تبلغ 103 تحت جهد انحياز 10 فولت.

الخطوات التالية

يعمل الباحثون الآن على توسيع نطاق عمليتهم لإنتاج كميات كبيرة من PbI 2 المعاد تدويره.

قبل التسويق، يجب التحقق من PbI 2 المعاد تدويره وأجهزة الكشف الضوئية المصنوعة منه من قبل منظمات الاختبار المستقلة والشركات المهتمة بدمج أجهزة الكشف الضوئي في المنتجات النهائية.

وقال سو “نأمل أن تلاحظ شركات الكيماويات وشركات المصب عملنا حتى يمكن توسيع طريقتنا في السوق”، “قد تكون طريقة إعادة تدوير المواد المتفاعلة الخضراء مفيدة أيضًا في تطبيقات أخرى، مثل صنع الخلايا الشمسية.”