The news is by your side.

Пользоваться с умом. Наука на страже экологии

Наука на страже экологии

Проблемой загрязнения окружающей среды обеспокоена ученица 11-го класса Назарбаев интеллектуальной школы Тараза Зере Есентай. В целях улучшения экологической обстановки региона она разработала проект по созданию батареек, способных разлагаться. Их основу составляет графен.

Графен является двумерной аллотропной модификацией углерода и представляет собой монослой графита — тонкое и прочное вещество с высокой электропроводностью. Впервые графен был получен ручным механическим отщеплением в лабораторных условиях. Узнав, какую пользу он может принести человечеству, одиннадцатиклассница Зере Есентай решила создать графеновую батарейку.

— Все началось на уроке химии, когда нам рассказали об аллотропии углерода. Я решила найти дополнительные сведения в Интернете, узнала, что бывает искусственная аллотропия веществ. Так и решила создать экологически безопасную батарейку, — рассказала Зере.

Школьнице удалось выяснить, что существуют несколько способов получения графена. Сделать это можно ручным механическим отщеплением в лабораторных условиях, что не предполагает широкого производства.

В более крупных масштабах графен получают при помощи нагревания кремниевых пластин, верхний слой которых состоит из карбида кремния. Под действием высоких температур происходит отщепление атомов углерода, которые остаются на пластинке в виде графена, а кремний испаряется.

Кусочки графена также можно получить из графита, используя химические методы. Для начала микрокристаллы графита подвергаются действию смеси серной и азотной кислот. Графит окисляется, и на краях образца появляются карбоксильные группы графена. Именно этот химический способ использует молодая изобретательница. На разработку проекта ушло около полутора лет. За это время Зере тщательно изучила имеющиеся способы получения графена, которые можно использовать в школьной лаборатории, и пришла к выводу, что применит последний, поскольку он наиболее подходит под условия школьной лаборатории, да и качество получаемого вещества лучше, нежели при механическом способе.

— Я применяю метод, при котором можно получить химическое вещество графен из графита. С его помощью можно создать новые батареи, обладающие большей электроемкостью, но в то же время они могут быть меньше своих аналогов по объему, — говорит Зере.

Ученица Назарбаев интеллектуальной школы добавила, что прототип батареек безопасен для окружающей среды в отличие от распространенных на данном этапе литий-ионных аналогов.

— Литий-ионные батарейки мы используем в повседневной жизни. Однако мало кто задумывается, что после их использования и по истечении срока годности они могут взрываться. Такой тип батареек может выделять токсины, которые отравляют почву и воду. Я сама наблюдала за тем, как литий-ионные батарейки взрывались возле водоема, находящегося вблизи нашей школы. Что касается батареек с графеновым наполнением, они взрываться не будут, и при попадании в почву будут просто разлагаться, — отметила юная изобретательница.

При этом Зере рассказала о том, что же из себя представляет разработанная ей батарейка, как ее правильно утилизировать после использования.

— Батарею можно разделить на части. После составляющие выбрасываются в отдельные ячейки. Разделяют два основных компонента — алюминий в качестве катода и графен в качестве анода. Алюминий можно отправить на повторную переработку, где в дальнейшем из него будут изготовлены различные металлические изделия. Графен разлагается сам по себе, — пояснила Зере.

Такие батарейки в дальнейшем можно будет использовать в часах, игрушках и других предметах.

На данный момент имеются четыре прототипа батарей. Их особенность в том, что они многоразовые. Заряда на использование в активном режиме хватает до 76 часов. Длительность работы проверялась на часах.

В дальнейшем Зере намерена добиться более длительной эксплуатации батареек.

Риналь РАХМАТУЛЛИН,
фото автора

Комментарии закрыты.