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
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....