Þessi grein hefur verið yfirfarin í samræmi við ritstjórnarreglur og stefnu Science X. Ritstjórarnir hafa lagt áherslu á eftirfarandi eiginleika og tryggt jafnframt að innihaldið sé heillegt:
Notaðar litíum-jón rafhlöður úr farsímum, fartölvum og sífellt fleiri rafknúnum ökutækjum eru að hrannast upp, en endurvinnslumöguleikar takmarkast enn að mestu leyti við brennslu eða efnafræðilega upplausn bilaðra rafhlöðu. Núverandi aðferðir geta skapað umhverfisvandamál og eru erfiðar í framleiðslu á hagkvæman hátt á iðnaðarskala.
Hefðbundnar aðferðir endurvinna sum rafhlöðuefni og reiða sig á ætandi basa, ólífrænar sýrur og hættuleg efni sem geta valdið óhreinindum. Vinnsla mikilvægra málma krefst einnig flókinnar aðskilnaðar og úrfellingar. Hins vegar getur endurvinnsla málma eins og kóbalts og litíums dregið úr mengun, ósjálfstæði gagnvart erlendum aðilum og stíflun í framboðskeðjum.
Rannsakendur við Oak Ridge National Laboratory í bandaríska orkumálaráðuneytinu hafa fullkomnað aðferð til að leysa upp rafhlöður í fljótandi lausn til að draga úr magni hættulegra efna sem notuð eru í ferlinu. Rannsókn þeirra birtist í tímaritinu Energy Storage Materials.
Einföld, áhrifarík og umhverfisvæn lausn sem vísindamenn ORNL þróuðu yfirstíga helstu hindranir sem fyrri aðferðir hafa komið upp.
Notaðar rafhlöður eru lagðar í bleyti í lausn af lífrænni sítrónusýru (sem finnst náttúrulega í sítrusávöxtum) sem er uppleyst í etýlen glýkóli, frostlög sem er almennt notað í neysluvörum eins og málningu og snyrtivörum. Sítrónusýra kemur úr sjálfbærum uppruna og er öruggari í meðhöndlun en ólífrænar sýrur. Þessi umhverfisvæna lausn býður upp á afar skilvirka aðferð til að aðskilja og endurvinna málma í jákvætt hlaðinni rafskaut rafhlöðunnar, sem kallast katóða.
„Þar sem bakskautið inniheldur mikilvæg efni er það dýrasti hluti allra rafhlöðu og nemur meira en 30 prósentum af kostnaði hennar,“ sagði Yaokai Bai, meðlimur í rannsóknarhópi rafhlöðu hjá ORNL. „Aðferð okkar gæti lækkað kostnað við rafhlöður með tímanum.“ Rannsóknin var gerð í rafhlöðuframleiðsluaðstöðu Oak Ridge National Laboratory, stærstu rannsóknar- og þróunaraðstöðu fyrir rafhlöður undir berum himni í Bandaríkjunum.
Vinnslutæknin sem þar var þróuð gerir kleift að skola næstum 100% af kóbalti og litíum úr katóðunni án þess að óhreinindi komi inn í kerfið. Hún er einnig fær um að aðskilja málmlausnir á áhrifaríkan hátt frá öðrum leifum. Það besta er að aukahlutverk hennar er að endurheimta yfir 96% af kóbalti á nokkrum klukkustundum án þess að bæta við viðbótarefnum, sem er oft flókið handvirkt ferli til að jafna sýrustig.
„Þetta er í fyrsta skipti sem eitt lausnarkerfi nær yfir bæði útskolun og vinnslu,“ sagði aðalrannsakandinn Lu Yu. „Það var áhugavert að komast að því að kóbaltið féll út og settist niður án frekari truflunar. Við bjuggumst ekki við þessu.“
Að útrýma þörfinni fyrir viðbótarefni dregur úr kostnaði og kemur í veg fyrir myndun aukaafurða eða úrgangs. „Við erum spennt að þetta endurvinnsluferli, sem vísindamenn okkar hafa þróað, geti rutt brautina fyrir víðtækari endurvinnslu mikilvægra rafhlöðuefna,“ sagði Ilyas Belharouaq, fyrirtækjarannsakandi og forstöðumaður rafvæðingardeildar Oak Ridge National Laboratory.
Bai sagði að útskolunareiginleikar sítrónusýru og etýlen glýkóls hefðu verið rannsakaðir áður, en þessi aðferð notaði meiri sýru og lægri hitastig og væri minna árangursrík.
„Við vorum hissa á því hversu fljótt það kom úr lausninni,“ sagði Bai. „Með lífrænum sýrum tekur það venjulega 10 til 12 klukkustundir, en þessi tók aðeins klukkustund.“ Hefðbundnar lausnir sem nota ólífrænar sýrur eru einnig hægari vegna þess að þær innihalda vatn, en suðumark þess takmarkar hvarfhitastigið.
Frekari upplýsingar: Lu Yu o.fl., Skilvirk aðskilnaður og samfelling fyrir einfaldaða endurvinnslu katóðu, Energy Storage Materials (2023). DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
Ef þú rekst á innsláttarvillu, ónákvæmni eða vilt senda beiðni um að breyta efni á þessari síðu, vinsamlegast notaðu þetta eyðublað. Fyrir almennar spurningar, vinsamlegast notaðu tengiliðseyðublaðið okkar. Fyrir almennar athugasemdir, notaðu athugasemdahlutann hér að neðan (fylgdu leiðbeiningunum).
Ábendingar þínar eru okkur mjög mikilvægar. Hins vegar getum við ekki ábyrgst persónulegt svar vegna mikils fjölda skilaboða.
Netfangið þitt er eingöngu notað til að láta viðtakendur vita hver sendi tölvupóstinn. Hvorki þitt netfang né netfang viðtakandans verða notuð í neinum öðrum tilgangi. Upplýsingarnar sem þú slærð inn birtast í tölvupóstinum þínum og Tech Xplore geymir þær ekki á nokkurn hátt.
Þessi vefsíða notar vafrakökur til að auðvelda leit, greina notkun þína á þjónustu okkar, safna persónusniðnum auglýsingagögnum og veita efni frá þriðja aðila. Með því að nota vefsíðu okkar samþykkir þú að þú hafir lesið og skilið persónuverndarstefnu okkar og notkunarskilmála.