Alkaline- en zink-koolstofbatterijen zijn gebruikelijk in veel apparaten met eigen voeding. Zodra een batterij echter leeg is, is deze niet meer bruikbaar en wordt deze weggegooid. Volgens schattingen worden er jaarlijks wereldwijd bijna 15 miljard batterijen geproduceerd en verkocht. De meeste hiervan komen op stortplaatsen terecht en sommige worden geborgen voor waardevolle metalen. Hoewel deze batterijen niet bruikbaar zijn, zit er meestal nog een kleine hoeveelheid energie in. In feite bevat ongeveer de helft ervan maar liefst 50% energie.

Onlangs onderzocht een groep onderzoekers uit Taiwan de haalbaarheid van het terugwinnen van deze energie uit wegwerpbatterijen voor eenmalig gebruik (of primaire). Onder leiding van professor Chien-Hsing Lee van NCKU, Taiwan, richtte de groep haar onderzoeksinspanningen op dit front om een ​​circulaire economie voor afgedankte batterijen te bevorderen.

De onderzoekers stelden in hun onderzoek een nieuwe methode voor genaamd "self-adaptive pulse discharge" (SAPD) die kan worden gebruikt om de optimale waarden te bepalen van twee belangrijke parameters - pulsfrequentie en duty cycle - die de ontlaadstroom bepalen van de afgedankte batterijen. Een hoge ontlaadstroom komt, simpel gezegd, neer op een grote hoeveelheid teruggewonnen energie.

"Het afvoeren van kleine resterende energie uit huishoudelijke batterijen is een startpunt voor afvalvermindering, en de voorgestelde energieterugwinningsmethode dient als een effectief hulpmiddel om een ​​groot aantal afgedankte primaire batterijen opnieuw te gebruiken", zegt prof. Lee, die zijn motivatie achter het onderzoek uitlegt. die werd gepubliceerd in IEEE Transactions on Industrial Electronics .

Bovendien bouwden de onderzoekers een hardware-prototype voor hun voorgestelde aanpak die werd gebruikt om de resterende capaciteit van een batterijbank te herstellen die in staat is om ten minste 6 en maximaal 10 batterijen van verschillende merken te bevatten. Ze slaagden erin om tussen 798-1455 J energie terug te winnen met een terugwinningsefficiëntie tussen 33% en 46%.

Voor een afgedankte primaire cel ontdekten de onderzoekers dat de kortsluitontladingsmethode (SCD) de hoogste ontladingssnelheid had aan het begin van de ontladingscyclus. De SAPD-methode toonde echter een hogere ontlaadsnelheid aan het einde van de ontlaadcyclus. Door gebruik te maken van de SCD- en SAPD-methoden was de teruggewonnen energie respectievelijk 32% en 50%. Bij het combineren van deze methoden werd echter 54% van de energie teruggewonnen.

Om de haalbaarheid van de voorgestelde methode verder te valideren, werden enkele afgedankte AA- en AAA-batterijen gekozen voor energieterugwinning. Het team kon met succes 35%–41% van de energie uit afgedankte batterijen terugwinnen. "Hoewel het geen voordeel lijkt te hebben om een ​​kleine hoeveelheid energie uit een enkele afgedankte batterij te halen, neemt de teruggewonnen energie aanzienlijk toe als een groot aantal afgedankte batterijen wordt gebruikt", zegt prof. Lee.

De onderzoekers suggereren dat er een direct verband zou kunnen zijn tussen de herstelefficiëntie en de resterende capaciteit van afgedankte batterijen. Wat betreft de toekomstige implicaties van hun werk, speculeert prof. Lee dat "het ontwikkelde model en het ontwikkelde prototype kunnen worden toegepast op andere soorten batterijen dan AA en AAA. Naast verschillende soorten batterijen voor eenmalig gebruik, kunnen oplaadbare batterijen, zoals lithium -ion-batterijen, kunnen ook worden onderzocht om meer informatie te geven over de variabiliteit tussen verschillende batterijen." + Verder verkennen

Ontwerp en implementatie van een lithium-ion batterijbeheersysteem voor EV's