Ffibrau Gwydr Diwedd Oes yn Cael eu Trosi'n Silicon Carbide! Mae Dull Newydd Arall o Ailgylchu Ffibrau Gwydr wedi'i Ddatblygu Dramor
Ffibr gwydrdefnyddir plastigau wedi'u hatgyfnerthu (GFRP) mewn amrywiaeth eang o gymwysiadau, o gydrannau awyrennau i lafnau tyrbinau gwynt. Fodd bynnag, yn union oherwydd ei gadernid a'i amlochredd,ffibr gwydrhefyd yn anodd iawn ei waredu. O ganlyniad, mae'r rhan fwyaf o wastraff gwydr ffibr yn cael ei gladdu mewn safleoedd tirlenwi ar ôl iddo gyrraedd diwedd ei oes ddefnyddiol.
Er mwyn mynd i'r afael â'r broblem hon, mae ymchwilwyr a chydweithwyr Prifysgol Rice wedi datblygu dull uwchgylchu newydd, ynni-effeithlon sy'n trosi GFRP yn garbid silicon, a ddefnyddir yn helaeth mewn lled-ddargludyddion, papur tywod a chynhyrchion eraill. Cyhoeddir yr ymchwil yn y cyfnodolyn Nature Sustainability.
"Defnyddir GFRP i wneud pethau mawr iawn, ac yn y rhan fwyaf o achosion rydym yn y pen draw yn claddu strwythur adenydd cyfan awyren neu lafnau tyrbin gwynt mewn safle tirlenwi," meddai James Tour, athro cemeg a gwyddor deunyddiau a nanobeirianneg. yn Rice." Nid yw gwaredu GFRP fel hyn yn gynaliadwy. Hyd yn hyn, nid oes unrhyw ddulliau ailgylchu da."
1. Rheoli Gwastraff GFRP
Gyda phwysau cynyddol gan asiantaethau rheoleiddio i addasu a gwella dulliau ailgylchu cerbydau diwedd oes, mae angen hanfodol am ffyrdd gwell o reoli gwastraff GFRP. Er bod rhai wedi ceisio datblygu ffyrdd o drin GFRP gan ddefnyddio llosgi neu ddiddymu, dywed Yi Cheng, ymchwilydd cynorthwyol ôl-ddoethurol sy'n gweithio yn y Tour Lab a chymrawd iau yng Ngholeg Rice, nad yw'r dulliau hyn yn ddelfrydol oherwydd eu bod yn defnyddio llawer o adnoddau ac achosi llygredd amgylcheddol.
"Mae gan y deunydd hwn blastig ar yr wyneb gwydr ffibr, ac mae llosgi'r plastig yn cynhyrchu llawer o mygdarthau gwenwynig," meddai Cheng. "Mae ceisio hydoddi GFRP hefyd yn broblemus oherwydd bod toddyddion yn cynhyrchu llawer iawn o wastraff asid neu alcali. Roeddem am ddod o hyd i fwy o wastraff asid neu alcali. ffordd ecogyfeillgar i ddelio â'r deunydd hwn."
2. Silicon carbid ar gyfer papur tywod a lled-ddargludyddion
Mae labordy Tull eisoes wedi gwneud penawdau ar gyfer datblygu cymwysiadau trin gwastraff ac ailgylchu newydd gan ddefnyddio technoleg gwresogi joule fflach. Mae gwresogi Flash Joule yn dechnoleg sy'n trosglwyddo cerrynt trydan trwy ddeunydd o wrthwynebiad trydanol cymedrol i'w gynhesu'n gyflym i dymheredd uwch-uchel a'i drosi i sylweddau eraill. Mae taith yn dweud, pan ddysgodd am y problemau sy'n ymwneud â phrosesu GFRP gan gydweithwyr yn Asiantaeth Prosiectau Ymchwil Uwch Adran Amddiffyn yr Unol Daleithiau, ei fod yn meddwl y gallai'r math hwn o wresogi turbo drosi GFRP i garbid silicon, a ddefnyddir yn helaeth mewn lled-ddargludyddion a phapur tywod. Roeddem eisoes yn gwybod, pe baem yn gwresogi cymysgedd o fetel clorid a charbon trwy wresogi â fflach-joule, y gallem gael carbidau metel - ac mewn un arddangosiad, gwnaethom wneud carbid silicon," meddai Tour. Felly roeddem yn gallu defnyddio'r gwaith hwn i ddod. ynghyd â phroses i drawsnewid GFRP yn garbid silicon."
Mae'r broses newydd hon yn malu GFRP yn gymysgedd o blastig a charbon; ychwanegir mwy o garbon os oes angen i wneud y cymysgedd yn ddargludol yn drydanol. Yna mae'r ymchwilwyr yn cymhwyso foltedd uchel gan ddefnyddio dau electrod i godi ei dymheredd i 1,600 ~ 2,900 gradd. "Mae'r tymheredd uchel yn hyrwyddo trosi plastig a charbon i garbid silicon," eglura Tour. "Gallwn wneud dau fath gwahanol o carbid silicon, y gellir eu defnyddio at wahanol ddibenion. Mewn gwirionedd, mae un o'r carbidau silicon yn dangos gallu rhagorol a cyfradd perfformiad fel deunydd anod batri."
3. Mae cynyddu'r broses cost isel ar y gweill
Er bod yr ymchwil cychwynnol hwn yn brawf prawf cysyniad ar raddfa mainc yn y labordy, mae Tour a chydweithwyr wedi dechrau gweithio gyda chwmnïau allanol i ehangu'r broses ar gyfer defnydd ehangach. Mae gan ailgylchu GFRP gost gweithredu o lai na $0.05 y cilogram, sy'n llawer rhatach ac yn fwy ecogyfeillgar na llosgi neu ddiddymu. Bydd yn cymryd amser a pheth peirianneg dda i gynyddu'r dull newydd hwn yn iawn, ond dywed Tour ei fod yn gyffrous bod ei labordy wedi gallu datblygu dull cynaliadwy ar gyfer trosi gwastraff GFRP yn garbid silicon.
