Investigadores utilizan plomo reciclado de baterías de automóvil para fabricar fotodetectores
La estrategia de reciclado podría evitar que el plomo acabe en los vertederos y dar una segunda vida a las baterías de coche usadas en equipos de alta tecnología.
A medida que las baterías de iones de litio siguen bajando de precio, están sustituyendo rápidamente a las baterías de plomo-ácido utilizadas tradicionalmente en coches y otros vehículos. Esto está creando una repentina abundancia de baterías de plomo-ácido usadas, que serían perjudiciales para el medio ambiente y las personas si no se reciclan adecuadamente. Para hacer frente a este problema, los investigadores han desarrollado un método ecológico para convertir el plomo de las baterías de plomo-ácido usadas en fotodetectores que funcionan en la banda UV-visible.
Los microcristales de PbI2 reciclados presentan los niveles de calidad y pureza necesarios para fabricar fotodetectores. Se muestra la producción de microcristales de PbI2 a escala kilogramo.
Longxing Su, Southern University of Science and Technology
"Creemos que esta estrategia de reciclado podría reducir significativamente la contaminación por plomo derivada de las baterías de plomo-ácido usadas, lo cual es importante para el medio ambiente", afirma el jefe del equipo de investigación, Longxing Su, de la Universidad Meridional de Ciencia y Tecnología de China. "Los fotodetectores fomentan la economía del reciclaje al crear un mercado para el plomo reciclado. Pueden utilizarse para diversas aplicaciones, como la comunicación óptica, el análisis químico y la obtención de imágenes".
En la revista Optics Letters del Optica Publishing Group, Su y sus colegas describen su proceso para extraer plomo de baterías de plomo-ácido desechadas y utilizarlo después para sintetizar microcristales de yoduro de plomo(II) (PbI2) adecuados para su uso en fotodetectores.
"Los microcristales de PbI2 reciclados presentan los niveles de calidad y pureza necesarios para fabricar fotodetectores", afirma Su. "También demostramos que los microcristales pueden utilizarse para fabricar fotodetectores con una estabilidad, repetibilidad y velocidad de respuesta excelentes".
Un nuevo uso para las baterías viejas
Aunque el plomo que se encuentra en las baterías de plomo-ácido usadas puede reciclarse, la mayoría de los métodos utilizados para ello son caros y presentan diversos inconvenientes. El equipo de investigación de Su desarrolló una estrategia más eficaz para producir PbI2 a partir de la pasta de plomo que se encuentra en las baterías de plomo-ácido.
Para extraer el plomo de la pasta, los investigadores desarrollaron un proceso de una sola olla que sólo requiere productos químicos baratos y fáciles de obtener y no precursores comerciales, que aumentarían el coste. El proceso consiste en colocar la pasta en una solución mixta con exceso de ácido cítrico monohidratado, citrato sódico dihidratado y H2O2. El exceso de citrato de sodio dihidratado hace que casi todo el citrato de plomo generado se disuelva en la solución mixta. A continuación, la mezcla se filtra para obtener una solución clara que contiene plomo. Cuando se añade un exceso de ácido yodhídrico a la solución, se forma un precipitado amarillo de PbI2, que se recoge y se seca al vacío.
A continuación, los investigadores utilizaron un sencillo proceso de recubrimiento por rotación para crear un fotodetector utilizando el PbI2 producido mediante este proceso. Investigaron la fotorespuesta del fotodetector utilizando una lámpara Xe de 300 W como fuente de luz UV-Visible y un instrumento semiconductor de parámetros como colector de señales eléctricas. El fotodetector de PbI2 que fabricaron mostró una baja corriente oscura de 1,06 nA y una relación de encendido-apagado de 103 bajo una tensión de polarización de 10 V.
Próximos pasos
Los investigadores trabajan ahora en la ampliación de su proceso para producir en masa PbI2 reciclado. Antes de su comercialización, el PbI2 reciclado y los fotodetectores fabricados a partir de él deberán ser verificados por organizaciones de ensayo independientes y empresas interesadas en incorporar los fotodetectores a productos derivados.
"Esperamos que nuestro trabajo llame la atención de las empresas químicas y de otros sectores para que nuestro método pueda extenderse al mercado", afirma Su. "Nuestro método ecológico de reciclado de reactivos también puede ser útil para otras aplicaciones, como la fabricación de células solares".
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