Denna artikel fungerar som en vetenskaplig introduktion till de andra artiklarna på den här webbplatsen och innehåller en omfattande lista med referenser för ytterligare läsning.
Elektronikindustrins hållbarhetsutmaningar
Elektronikindustrin står inför många utmaningar idag. En del av elektronikavfallet[3], som består av giftiga material som PFAS[1] och tungmetaller[2], återvinns med hjälp av lågteknologi direkt vid soptippen. Detta orsakar lidande för människorna och skadar miljön. Batterier och solceller behöver konflikt och begränsad tillgång till kritiska material [4] för att kunna produceras. Elektroniska chips tillverkas i bara ett fåtal länder i Östasien, platser som kan bli instabila i framtiden. Detta gör resten av världen beroende [5a,5b] av dessa länder för chiptillförsel, komponenter som är nödvändiga för elektroniska enheter.
Tänk om vi kunde använda miljövänliga, lokalt framställda och rikliga biobaserade material för produktion av elektronik istället [6]? Detta är en av de mest lovande vägarna för framtiden för grön elektronik.
Biobaserad elektronik för energilagring
Efterfrågan på effektiva och miljövänliga batterier ökar. Traditionella batterier innehåller ofta skadliga kemikalier och metaller som är begränsade i tillgången[7] och kan vara skadliga för miljön.
Biobaserade material kan erbjuda hållbara alternativ för många komponenter i energilagringsenheter. Cellulosa[8,9], som kan härröra från trä, finner tillämpningar som en ledande elektrolyt[10,11,12], bindemedel i elektroder[13,14,15,16,17] och separatormembran[18,19 ]. Membran från cellulosa kan uppvisa semipermeabla egenskaper, vilket gör dem lämpliga för t.ex. flödesbatterier[19,29]. Cellulosa, när den blandas med ledande polymerer till en komposit kan visa en synergistisk effekt och kombinerar både hög jonisk och elektronisk ledningsförmåga[10]. Den här egenskapen är värdefull i energilagringsenheter
Lignin är en värdefull biprodukt som härrör från biomassa, utrustad med en rad fördelaktiga egenskaper.
Lignin[22], en annan träbaserad komponent, innehåller stora delar av kol. Detta gör den till en bra kandidat för karbonisering[23] och grafitisering[20,24]. Detta lignin kan sluta som högkonduktivitetsgrafen[21] eller kol med stor yta som hårdkol[25,34,39] eller aktivt kol[26] för användning i batteri[27] eller superkondensatorelektroder[28]. De inneboende reduktions-oxidationsegenskaperna[31] hos lignin[22] och andra växtbaserade kemikalier som alizarin[30] kan också användas för att förbättra laddningstätheten hos energilagringsenheter[32,33]. Ett ligninderivat har också använts som bindemedel i batterielektroder[38]. Hållbarheten[36] för vissa biobaserade superkondensator- och batterikoncept har undersökts[37]. De senaste framstegen har belyst möjligheten att använda storskalig pappersmaskininfrastruktur för att producera batterielektroder som platta pappersark[13,35].
Referenser för vidare utforskning av biobaserad elektronik
[1]
[2]
[3]
[4]
[5a]
[5b]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[13]
[14]
[16]
[18]
[19]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]
[30]
[31]
[32]
[34]
Ligninbaserad Elektrospunnen kolfiberanod för natriumjon Batterier - IOPscience
[35]
[36]
[38]
[39]
Comments