PFINZTAL, Đức - Khi nhựa gia cố bằng sợi carbon tiếp tục là một thành phần chính của máy bay, nó thêm vào nhu cầu cho một khái niệm tái chế bền vững. Các kỹ sư tại Viện Công nghệ Hóa học Fraunhofer (ICT) gần đây đã phát triển một quy trình chuyển đổi sợi carbon tái chế thành pin và vật liệu tế bào nhiên liệu.
Kỹ sư ICT Elisa Seiler cho biết: "Ngày nay, máy bay thân rộng bao gồm hơn 50% nhựa gia cố bằng sợi carbon (CFRP)." Lượng vật liệu tái chế CFRP là rất lớn. Ví dụ, Airbus 350 có tổng trọng lượng hơn 65 tấn. Thêm vào đó, các lượng chất thải liên quan khác được tạo ra trong quá trình sản xuất. ""
Seiler và các cộng sự đã tham gia vào dự án Graphit 2.0, đã phát triển một quy trình phục hồi pin và pin nhiên liệu từ sợi carbon tái chế. Gần đây họ đã tạo ra một nguyên mẫu của một đĩa lưỡng cực.
Mục đích của dự án Graphit 2.0 là phát triển một quy trình cho phép sợi carbon tái chế được sử dụng làm than chì thứ cấp cho các thiết bị lưu trữ năng lượng có giá trị cao như pin lưu lượng oxi hóa khử.
Trong phần đầu của dự án, các kỹ sư đã phát triển một quy trình để thu thập nguyên liệu thứ cấp từ sợi carbon bằng chế biến cơ khí và nhiệt. Vật liệu thứ cấp này được sử dụng làm chất thay thế cho than chì. Trong phần thứ hai của dự án, graphite thứ cấp đã được thử nghiệm trong một đĩa lưỡng cực cho một pin lưu lượng oxi hóa khử.
Seiler cho biết: "ổ điện bây giờ là một chủ đề nghiêm trọng trong ngành công nghiệp hàng không." “Các nhà sản xuất có thể trực tiếp thực hiện việc tái chế các giá trị đã lưu bằng cách di chuyển các vật liệu từ ứng dụng này sang ứng dụng khác.
Seyle chỉ ra: "Sợi carbon có tính dẫn điện và phù hợp như là một thay thế cho than chì tự nhiên. Than chì tự nhiên cũng bao gồm carbon." “[Này] nguyên liệu quan trọng về tài nguyên hiện phải được nhập khẩu từ Trung Quốc với chi phí cao. Tái chế CFRP cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng sản xuất phụ gia. ”
Các nhà sản xuất máy bay phải tuân thủ các yêu cầu của EU đã có hiệu lực kể từ năm 2015 - họ yêu cầu 85% trọng lượng trung bình của xe ô tô đã qua sử dụng phải được tái chế. Ở một số quốc gia, chẳng hạn như Đức, CFRP bị cấm từ bãi rác, và các nhà máy đốt rác thải có thể từ chối chấp nhận các vật liệu này.
Seiler và các cộng sự đã phát triển một cách để thu hồi sợi carbon từ một ma trận nhựa. Họ sử dụng bức xạ vi sóng để đốt một ma trận nhựa xung quanh các sợi. Quá trình cháy phải được thực hiện trong điều kiện yếm khí để các sợi không cháy ở nhiệt độ lên đến 900 ° C
Seiler cho biết: "Đây được gọi là phân hủy nhiệt phân." "Ưu điểm của bức xạ vi sóng là hiệu suất năng lượng. Toàn bộ lò không còn cần được đun nóng nữa, chỉ các thành phần của chúng cần được đun nóng.
“Các kỹ sư polymer của chúng tôi đã nhúng sợi tái chế vào các vật liệu nhựa nhiệt dẻo,” Seiler giải thích. Hỗn hợp này có các tính chất tương tự như than chì và phù hợp cho việc sản xuất các đĩa lưỡng cực.
Seiler tuyên bố: "Nguyên mẫu của chúng tôi đã vượt qua tất cả các thử nghiệm về tính dẫn điện, mật độ và khả năng chống ăn mòn." “Chúng tôi đã chứng minh rằng việc sử dụng xơ CFRP tái chế để sản xuất các tấm lưỡng cực cho pin và pin nhiên liệu là rất khả thi. Điều này cho thấy tái chế là một cách tiếp cận toàn diện.
Seiler cho biết: "Bước tiếp theo là mô tả các đặc tính của các tấm lưỡng cực trong mạng tế bào pin và nghiên cứu đánh giá vòng đời." “Sau đó, chúng tôi muốn điều chỉnh công nghệ để chúng tôi có thể chế tạo các đĩa lưỡng cực với dòng CFRP tái chế.”
