一種簡單的液體電池, 含有亞甲基藍溶液和無色亞甲基藍 (右) 的無色溶液. 圖片來源: Meredith Forrest Kulwicki /布法羅大學
一種名為亞甲基藍的藍寶石色染料是紡織廠廢水中的常見成分. 但布法羅大學的科學家們認為, 這種工業汙染物可能會擁有第二次生命. 在一項新的研究中, 他們發現該染料在溶於水時能夠很好地儲存和釋放能量.
這使得這種化合物成為氧化還原液流電池有希望的候選材料 - 液流電池是一種大型可充電液體電池, 它可以使未來的風電場和太陽能電站在晴天或陰雨天儲存電力.
該研究於8月份線上發表於ChemElectroChem期刊上.
亞甲基藍是一種被廣泛使用的染料. UB藝術與科學學院化學助理教授, 首席研究員Timothy Cook博士說, 它可能對健康有害, 因此它不是你想要在沒有治理的情況下傾倒在環境中的東西. 關於如何將亞甲基藍從水中分離已經做了很多工作, 但是很多這些方法的問題在於它們很昂貴並且會產生其他種類的廢物.
但是如果我們能找到一種新的再利用方法, 而不僅僅是淨化水呢? 布法羅大學化學博士研究生, 第一作者Anjula Kosswattaarachchi說, 這才是這個項目的真正動機.
亞甲基藍溶液 (圖片來源於網路) 升級回收亞甲基藍 - 和廢水?
這項研究只是評估工業廢水中的亞甲基藍如何以及是否可以用於電池的第一步.
Cook說, 為了實現這一目標, 我們需要避免從水中提取染料的昂貴過程. 其中令我們感興趣的是, 是否有一種方法可以直接重新利用廢水本身.
在紡織品製造中, 廢水中含有鹽. 通常, 為了使氧化還原液流電池工作, 您必須添加鹽作為支援電解質, 因此廢水中的鹽可能是內置的解決方案. 現在這都是推測性的: 我們不知道它是否會起作用, 因為我們還沒有測試過它.
Cook和Kosswattaarachchi迄今所證明的是, 亞甲基藍在與能量儲存相關的重要任務中表現出色. 在實驗中, 科學家們建造了兩個簡單的電池, 利用染料—溶解在鹽水中—來捕獲, 存儲和釋放電子 (在電池的生命周期中所有的關鍵工作) .
研究人員製造的第一塊電池在充放電50次時效率接近完美: 科學家充入的所有電能, 大部分都被釋放了出來.
然而, 隨著時間的推移, 當亞甲基藍分子被困在對裝置正常功能至關重要的膜上時, 電池儲存能量的能力開始下降.
在科學家的第二塊電池中, 選擇了一種新的膜材料解決了這個問題. 該裝置保持了第一型號的近乎完美的效率, 在12次充電和放電迴圈中沒有顯著的能量存儲容量下降.
結果表明亞甲基藍是液流電池的可行材料. 有了這個, 該團隊希望通過從使用該染料的紡織廠獲得真正的廢水來做進一步研究.
Cook說, 我們希望將廢水蒸發成含有亞甲基藍和鹽的更濃縮的溶液, 然後可以直接在電池中進行測試.
紡織業是斯裡蘭卡的支柱產業 (圖片來源於網路) 斯裡蘭卡紡織工業與研究者個人的聯繫
從個人的角度來看, 該項目對Kosswattaarachchi非常重要: 在來到UB之前, 她從事紡織業, 為斯裡蘭卡納米技術研究所 (SLINTEC) 開發新的織物技術.
紡織業是該國最重要的經濟行業之一, 該行業創造了許多就業機會. 但汙染是一個缺點, 廢水會成為環境問題.
Kosswattaarachchi說, 我們相信這項工作可以為廢水管理的替代路線奠定基礎, 為綠色能源儲存技術鋪平道路.
