科学探索|专家称清洁能源技术需要设计成可回收利用的产品专家称清洁能源技术需要设计

据The Verge报道，像苹果和三星这样的公司并不是唯一制造难以拆解和回收的高科技设备的公司。太阳能电池板、风力涡轮机和电动汽车电池等关键清洁能源技术的制造商也是如此--与消费科技行业不同的是，该行业正慢慢开始扭转其一些不可持续的设计做法，但在这方面却没有什么行动。
电池、太阳能电池板和风力涡轮机都是应对气候变化的重要工具。然而，这些技术的制造需要相当多的能源和资源，确保我们能够持续制造更多的技术的最好方法是在使用结束后回收这些资源。但是今天，清洁能源的回收受到了阻碍拆卸的设计选择的限制，包括超强粘合剂的广泛使用。专家们说，如果为电动汽车制造超大电池和为风力涡轮机制造稀土磁铁的公司转向使用新的粘合剂，这些粘合剂可以利用光、热、磁场等进行“脱粘”，或者转向无胶设计，这种情况就会改变。
莱斯特大学的化学教授Andy Abbott表示：“为回收而设计的产品还没有真正进入这个市场，”他最近与人合著了一篇关于可脱胶粘合剂及其在清洁能源中的潜在用途的评论文章。

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Abbott说，相反，制造商倾向于“过度设计”其产品的安全性和耐久性。以电动车电池为例，它是由几十个到几千个独立的、密封的电池在模块和电池组中粘在一起组成的。虽然大量使用粘合剂有助于确保电池在路上不会散架，但它会使电池极难拆开，以便重新利用单个电池或回收锂、钴和镍等关键金属。
研究报告的共同作者、英国伯明翰大学的电动车电池回收专家Gavin Harper告诉The Verge：“目前，由于所有的东西都被粘合在一起，很多电池最终都会被撕碎。材料混合在一起，这使得回收过程中的后续步骤更加复杂。”
太阳能电池板和风力涡轮机的设计方式也是为了耐用，这使得回收具有挑战性。大多数太阳能电池板是由涂在聚合物密封剂层中的硅电池组成的，这些聚合物密封剂将电池与防风雨的玻璃和塑料罩结合起来。虽然这种电子夹层设计意味着电池板可以在屋顶上暴露在大自然中几十年，但整个电池板使用的粘合剂和密封剂使其在使用寿命结束时很难将组件分离干净。同时，风力涡轮发电机内的稀土磁铁被涂在树脂和胶水中，这可能会对任何想要回收和再利用该材料的人造成严重污染。一台风力涡轮机可能包含数百磅的稀土元素，随着世界上建造更多的电动汽车和更多的涡轮机，对这些金属的需求将急剧上升。
Abbott说，制造商刚刚开始意识到，回收清洁能源技术内的关键材料对于巩固长期供应非常重要--而且需要新的设计方法来促进这一目标。他表示：“真的只是在过去18个月左右，这种对话才开始出现。”

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Abbott和Harper的新论文提出了一些潜在的路径，以实现一个更可回收的清洁技术部门。虽然太阳能制造商不太可能在短期内消除粘合剂，但作者建议制造商可以转向使用化学品、磁场、甚至是高频声波脉冲来解除粘附的粘合剂和密封材料。对于风力涡轮机磁铁来说，在强磁场下失去粘性的粘合剂是行不通的，但是可以用热量融化，或者在紫外线下脱粘的粘合剂可能是可行的。
使用较少粘合剂的设计可以帮助极大地改善电动车电池的回收。Harper说，如果电池能够更容易地拆解到各个单元，那么就可以更容易地回收阴极内的关键材料，包括今天很少回收的锂。至少有一家公司已经在将无粘合剂的电池设计商业化。2020年，中国电池制造商比亚迪宣布了一种新的“刀片电池”，其特点是长而薄的电池，无需使用胶水就能夹在主电池组中。Abbott说：“就拆卸而言，它是微不足道的。”