Des chercheurs utilisent le plomb recyclé des batteries de voiture pour fabriquer des photodétecteurs
Une stratégie de recyclage pourrait éviter que le plomb ne se retrouve dans les décharges et donner aux batteries de voitures usagées une seconde vie dans des équipements de haute technologie.
Comme le prix des batteries lithium-ion continue de baisser, elles remplacent rapidement les batteries au plomb traditionnellement utilisées dans les voitures et autres véhicules. Cela crée une abondance soudaine de batteries au plomb usagées, qui seraient dangereuses pour l'environnement et les personnes si elles n'étaient pas recyclées correctement. Pour faire face à ce problème, les chercheurs ont mis au point une méthode écologique permettant de transformer le plomb des batteries au plomb usagées en photodétecteurs fonctionnant dans la bande UV-visible.
Les microcristaux de PbI2 recyclés présentent les niveaux de qualité et de pureté nécessaires à la fabrication de photodétecteurs. La production de microcristaux de PbI2 à l'échelle du kilogramme est illustrée.
Longxing Su, Southern University of Science and Technology
"Nous pensons que cette stratégie de recyclage pourrait réduire considérablement la pollution par le plomb résultant des batteries plomb-acide usagées, ce qui est important pour l'environnement", a déclaré le chef de l'équipe de recherche, Longxing Su, de la Southern University of Science and Technology en Chine. "Les photodétecteurs favorisent l'économie du recyclage en créant un marché pour le plomb recyclé. Ils peuvent être utilisés pour une variété d'applications, notamment la communication optique, l'analyse chimique et l'imagerie."
Dans la revue Optics Letters du groupe d'édition Optica, Su et ses collègues décrivent leur processus d'extraction du plomb des batteries au plomb-acide mises au rebut, puis son utilisation pour synthétiser des microcristaux d'iodure de plomb(II) (PbI2) pouvant être utilisés dans des photodétecteurs.
"Les microcristaux de PbI2 recyclés présentent les niveaux de qualité et de pureté nécessaires à la fabrication de photodétecteurs", a déclaré Su. "Nous montrons également que les microcristaux peuvent être utilisés pour fabriquer des photodétecteurs présentant une excellente stabilité, une bonne répétabilité et des vitesses de réponse rapides."
Une nouvelle utilisation des vieilles batteries
Bien que le plomb présent dans les batteries plomb-acide usagées puisse être recyclé, la plupart des méthodes utilisées à cet effet sont coûteuses et présentent divers inconvénients. L'équipe de recherche de M. Su a mis au point une stratégie plus efficace pour produire du PbI2 à partir de la pâte de plomb présente dans les batteries plomb-acide.
Pour extraire le plomb de la pâte, les chercheurs ont mis au point un processus en un seul pot qui ne nécessite que des produits chimiques peu coûteux et faciles à obtenir, sans précurseurs commerciaux, qui augmenteraient le coût. Le procédé consiste à placer la pâte dans une solution mélangée avec un excès d'acide citrique monohydraté, de citrate de sodium dihydraté et de H2O2. L'excès de citrate de sodium dihydraté entraîne la dissolution de la quasi-totalité du citrate de plomb généré dans la solution mixte. Le mélange est ensuite filtré pour obtenir une solution claire contenant du plomb. Lorsqu'un excès d'acide iodhydrique est ajouté à la solution, il forme un précipité jaune de PbI2, qui est recueilli et séché sous vide.
Les chercheurs ont ensuite utilisé un simple procédé de revêtement par centrifugation pour créer un photodétecteur à l'aide du PbI2 produit par ce procédé. Ils ont étudié la réponse photoélectrique du photodétecteur en utilisant une lampe Xe de 300 W comme source de lumière UV-Visible et un instrument à paramètres semi-conducteurs comme collecteur de signaux électriques. Le photodétecteur PbI2 qu'ils ont fabriqué présente un faible courant d'obscurité de 1,06 nA et un rapport marche-arrêt de 103 sous une tension de polarisation de 10V.
Prochaines étapes
Les chercheurs travaillent maintenant à la mise à l'échelle de leur procédé pour produire en masse du PbI2 recyclé. Avant d'être commercialisés, le PbI2 recyclé et les photodétecteurs fabriqués à partir de celui-ci devront être vérifiés par des organismes de test indépendants et par des entreprises souhaitant intégrer les photodétecteurs dans des produits en aval.
"Nous espérons que notre travail sera remarqué par les entreprises chimiques et les sociétés en aval afin que notre méthode puisse être étendue au marché", a déclaré Su. "Notre méthode de recyclage des réactifs verts peut également être utile pour d'autres applications, comme la fabrication de cellules solaires."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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