
Создан единый реактор для извлечения металлов из старых литий-ионных батарей
Литий-ионные аккумуляторы теряют от 12% до 24% ёмкости за 500 циклов зарядки и разрядки. Материалы внутри аккумулятора также могут деградировать, что со временем приводит к снижению ёмкости. Утилизация литиевых аккумуляторов — отдельная проблема. Просто выбрасывать их на свалки или сжигать опасно из-за попадания токсичных элементов в почву и воду.
Но для переработки таких батарей требуется сложная гидрометаллургия. Если вкратце, то при этом использованную батарею разбирают, и ценные металлы вымывают растворителем. При последующей очистке металл извлекают, а растворитель перерабатывают. Причём такая традиционная гидрометаллургия аккумуляторов требует нескольких этапов экстракции и очистки. И для каждой из стадий нужны отдельные реакторы и разные параметры. Технология значительно повышает стоимость переработки, следовательно, коэффициент утилизации литиевых батарей очень низок.
Предпринимались многочисленные попытки разработать решение в виде одной ёмкости путём разделения реактора мембранами. Однако они потерпели неудачу, в основном из-за разрушения перегородок при сильном перемешивании.
О решении проблемы сообщила междисциплинарная исследовательская группа профессора Бартоша Гржибовски из Института фундаментальных наук (IBS), Южная Корея. Учёные создали метод извлечения ценных металлов — лития, никеля и кобальта — из отработанных литий-ионных батарей в новом реакторе.
Группа Гржибовски известна в этой области своими вращающимися концентрическими жидкостными реакторами. Они добивались эффективности в одной камере, хотя и в несколько приёмов. И в этот раз учёные успешно применили концепцию для упрощения вторичной переработки литиевых аккумуляторов. Исследование опубликовали в журнале Advanced Materials («Передовые материалы»).
Соавтор исследования Ольгерд Цибульски спроектировал вращающийся горизонтально реактор, который перерабатывает сложные сочетания металлов более эффективно. Когда сосуд вращается, фазы сырья с более высоким рН (мера кислотности), органический растворитель и вещества с более низким рН образуют концентрические слои. Причём слои достаточно стабильные для успешного межфазного перемешивания, без превращения в единую жидкость. На иллюстрации — изобретённый жидкостный реактор.
a) поперечное сечение загруженного реактора;
b) вид спереди (вдоль оси вращения) фактического ротора в режиме без перемешивания;
c) вид ротора сбоку с тем же содержимым, но в режиме перемешивания.
По словам Кристобаля Кинтаны, соавтора, при этом процессе «разделение металлов наступает за считанные минуты с малой концентрацией растворителей и с высокой избирательностью».
Профессор Гржибовски добавил, что технология также перспективна и для извлечения других металлов. Её можно настраивать на различные составы, а не только на содержимое аккумуляторов.
Но для переработки таких батарей требуется сложная гидрометаллургия. Если вкратце, то при этом использованную батарею разбирают, и ценные металлы вымывают растворителем. При последующей очистке металл извлекают, а растворитель перерабатывают. Причём такая традиционная гидрометаллургия аккумуляторов требует нескольких этапов экстракции и очистки. И для каждой из стадий нужны отдельные реакторы и разные параметры. Технология значительно повышает стоимость переработки, следовательно, коэффициент утилизации литиевых батарей очень низок.
Предпринимались многочисленные попытки разработать решение в виде одной ёмкости путём разделения реактора мембранами. Однако они потерпели неудачу, в основном из-за разрушения перегородок при сильном перемешивании.
О решении проблемы сообщила междисциплинарная исследовательская группа профессора Бартоша Гржибовски из Института фундаментальных наук (IBS), Южная Корея. Учёные создали метод извлечения ценных металлов — лития, никеля и кобальта — из отработанных литий-ионных батарей в новом реакторе.
Группа Гржибовски известна в этой области своими вращающимися концентрическими жидкостными реакторами. Они добивались эффективности в одной камере, хотя и в несколько приёмов. И в этот раз учёные успешно применили концепцию для упрощения вторичной переработки литиевых аккумуляторов. Исследование опубликовали в журнале Advanced Materials («Передовые материалы»).
Соавтор исследования Ольгерд Цибульски спроектировал вращающийся горизонтально реактор, который перерабатывает сложные сочетания металлов более эффективно. Когда сосуд вращается, фазы сырья с более высоким рН (мера кислотности), органический растворитель и вещества с более низким рН образуют концентрические слои. Причём слои достаточно стабильные для успешного межфазного перемешивания, без превращения в единую жидкость. На иллюстрации — изобретённый жидкостный реактор.
Пояснения к рисунку:
a) поперечное сечение загруженного реактора;
b) вид спереди (вдоль оси вращения) фактического ротора в режиме без перемешивания;
c) вид ротора сбоку с тем же содержимым, но в режиме перемешивания.
По словам Кристобаля Кинтаны, соавтора, при этом процессе «разделение металлов наступает за считанные минуты с малой концентрацией растворителей и с высокой избирательностью».
Профессор Гржибовски добавил, что технология также перспективна и для извлечения других металлов. Её можно настраивать на различные составы, а не только на содержимое аккумуляторов.
- Дмитрий Ладыгин
- techxplore.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

Планшет, пролежавший в Темзе пять лет, помог раскрыть серию запутанных преступлений
Эксперты говорят: даже вода не смогла стереть цифровые следы....

Учёные говорят, что обнаружили огромный тайный город под египетскими пирамидами
Проверять пока не разрешили....

«Инопланетяне» на Земле? Древние 8-метровые «грибы» оказались совершенно неизвестной формой жизни
Вот уже 180 лет подряд живые «башни» ставят в тупик всю науку....

«Шерстистый дьявол» обнаружен в пустыне, на границе Мексики и США
Ученые говорят: такой уникальной находки не было последние полвека....

Похоже, что проблема космического мусора в скором времени будет решена раз и навсегда
Новая технология не только очистит космос, но и поможет спутникам работать втрое дольше....

Американские спецслужбы скрывают правду о самой древней из библейских реликвий?
Экстрасенс ЦРУ предупредил: Ковчег Завета убьет каждого, кто к нему прикоснется....

Почему мы не помним себя младенцами? Новое исследование дало ответы
Возможно, помним, но «ларчик» заперт....

Археологи ликуют: в Испании нашли рисунки, которые старше человечества!
200 000-летняя находка заставит пересмотреть учебники....

Астрофизики рассказали, почему Вселенная замедляется вопреки предсказаниям Эйнштейна
Если открытие DESI и ослабление темной энергии подтвердится, учебники придется переписать....

Ученые поражены: мыши, как спасатели, оживляют своих сородичей, попавших в беду
Открытие, от которого дрогнет даже самое черствое сердце....

Кислород устарел! Ученые нашли новый ключ к внеземной жизни
Гицеанические миры могут стать новой надеждой астрофизиков....

На 100 000 лет раньше людей: ученые рассказали, кто устроил первые похороны на планете
Загадочные карлики Homo naledi, чей мозг был размером с апельсин, оказались не глупее нас с вами....

Секретная мутация гена: оказалось, ее имеют все обитатели Марианской впадины
Поразительное открытие китайских ученых может изменить всю теорию эволюции....

10 лет за 48 часов: ИИ полностью переиграл ученых в поисках секрета супербактерий
Однако эксперты предупреждают: нейросети не только ускоряют науку, они запросто могут столкнуть нас в пропасть....

Ученый рассказал, как использовались загадочные артефакты из гробницы Тутанхамона
Это было как в фильме «Мумия»: «Фараон должен воскреснуть!»...

Гигантский айсберг скрывал древнюю живую экосистему
Губки и кораллы благоденствуют на обнажившемся морском дне в месте, ранее недоступном взгляду....