بطارية سائلة بسيطة تحتوي على محلول أزرق ميثيلين وحل أزرق عديم اللون ميثيلين (يمين) عديم اللون Image Credit: ميريديث فورست كولولي / جامعة بوفالو
والصبغ الياقوتي المسمى بالميثيلين الأزرق هو عنصر شائع في مياه الصرف الصحي لمصانع النسيج ، لكن العلماء في جامعة بوفالو يعتقدون أن هذا الملوث الصناعي قد يكون له حياة ثانية. تم العثور على الصبغة لتكون جيدة لتخزين وإطلاق الطاقة عند إذابتها في الماء.
وهذا يجعل هذا المركب مرشحاً واعداً لبطاريات تدفق الأكسدة - وهي بطارية تدفق وهي بطارية كبيرة قابلة لإعادة الشحن تسمح لمزارع الرياح المستقبلية ومحطات الطاقة الشمسية بتخزين الكهرباء في الأيام المشمسة أو الممطرة.
وقد نشرت الدراسة على الإنترنت في مجلة ChemElectroChem في أغسطس.
الميثيلين الأزرق هو صبغة مستخدمة على نطاق واسع.قال الدكتور تيموثي كوك ، أستاذ الكيمياء المساعد في كلية الفنون والعلوم UB ، إنه قد يكون ضارًا بالصحة ، لذا فهو ليس شيئًا تريد التخلص منه في البيئة بدون علاج. وقد تم القيام بالكثير من العمل حول كيفية فصل الميثيلين الأزرق عن الماء ، ولكن المشكلة مع العديد من هذه الطرق هي أنها مكلفة وتنتج أنواعًا أخرى من النفايات.
ولكن ماذا لو استطعنا العثور على طريقة جديدة لإعادة استخدامها ، وليس فقط تنقية المياه؟ قال المؤلف الأول لجامعة بوفالو ، دكتوراه ، أنجولا Kosswattaarachchi ، أن هذا هو الدافع الحقيقي لهذا المشروع.
محلول أزرق الميثيلين (صورة من الشبكة) ترقية وإعادة تدوير الميثيلين الأزرق - ومياه الصرف الصحي؟
هذه الدراسة ليست سوى الخطوة الأولى في تقييم كيفية استخدام الميثيلين الأزرق في مياه الصرف الصناعي وما إذا كان يمكن استخدامها في البطاريات.
ولتحقيق هذا الهدف ، قال كوك ، يجب أن نتجنب العملية المكلفة لاستخراج الأصباغ من الماء ، ما يهمنا هو ما إذا كانت هناك طريقة لإعادة استخدام المياه المستعملة بشكل مباشر.
في صناعة النسيج ، تحتوي المياه العادمة على الملح ، عادة ، لكي تعمل بطارية تدفق الأكسدة ، يجب إضافة الملح كمحلول داعم ، لذلك قد يكون الملح في المياه العادمة عبارة عن حل مدمج. لا أعرف ما إذا كان سيعمل ، لأننا لم نختبره بعد.
كوك وKosswattaarachchi أثبتت حتى الآن أن الميثيلين الأزرق الأداء الممتاز في المهام الهامة ذات الصلة الطاقة المخزنة في التجربة، والعلماء بناء بطاريتين بسيطة، واستخدام صبغة - الذائبة في المياه المالحة - لالتقاط وتخزين وإطلاق الإلكترونيات (كل الأعمال الرئيسية في دورة حياة البطارية).
كانت البطارية الأولى التي أنتجها الباحثون بنفس كفاءة شحن وتفريغ 50 مرة: تم إطلاق معظم الطاقة الكهربائية التي يفرضها العلماء.
ومع ذلك، مع مرور الوقت، عندما جزيئات الزرقاء الميثيلين المحاصرين في وظيفة طبيعية من جهاز فيلم الحيوي، والقدرة على تخزين الطاقة للبطارية تبدأ في الانخفاض.
في البطارية الثانية للعالم ، تم اختيار مادة غشائية جديدة لحل هذه المشكلة ، حيث يحافظ الجهاز على كفاءة شبه مثالية للنموذج الأول ، مع عدم وجود سعة تخزين كبيرة للطاقة في 12 دورة شحن وتفريغ. .
تظهر النتائج أن مادة الميثيلين زرقاء مادة قابلة للحياة بالنسبة لبطاريات التدفق ، مع هذا ، يأمل الفريق في إجراء مزيد من البحوث من خلال الحصول على مياه الصرف الصحي الحقيقية من مصنع النسيج باستخدام الصبغة.
قال كوك أننا نريد تبخر المياه العادمة إلى محلول أكثر تركيزًا يحتوي على ميثيلين الأزرق والملح ، والذي يمكن اختباره بعد ذلك مباشرة في البطارية.
صناعة الغزل والنسيج هي صناعة الأعمدة في سري لانكا (صورة من الشبكة) اتصال شخصي بين صناعة النسيج السريلانكية والباحثين
من جهة نظر شخصية، وهذا المشروع مهم جدا لKosswattaarachchi: قبل مجيئه إلى UB، وقالت انها تعمل في مجال صناعة الغزل والنسيج، لمعهد سري لانكا تقنية النانو (SLINTEC) لتطوير تقنيات النسيج جديدة.
تعتبر صناعة الغزل والنسيج واحدة من أهم القطاعات الاقتصادية في البلاد ، وقد خلقت الصناعة العديد من الوظائف ، لكن التلوث هو عيب ، ويمكن أن تصبح المياه العادمة مشكلة بيئية.
وقال Kosswattaarachchi أننا نعتقد أن هذا العمل يمكن أن يرسي الأساس لطريق بديل لإدارة مياه الصرف الصحي وتمهيد الطريق لتكنولوجيا تخزين الطاقة الخضراء.
