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
Жуткие тайны из пасти людоедов
Ученые выяснили, чем на самом деле питались львы-каннибалы из Цаво....
Английский альпинист нашёлся спустя век. Правда, есть нюанс
На Эвересте обнаружили ногу британского исследователя....
Спустя 500 лет останки Колумба наконец-то обнаружены!
Ученым понадобилось более 20 лет, чтобы доказать их подлинность....
В Царской долине найден один из старейших скифских курганов
Как оказалось, здесь приносили человеческие жертвы 2000 лет подряд....
Миссия Илона Маска может погубить Марс
Эксперты пришли в ужас от планов миллиардера....
Таинственные области в мантии Земли оказались не тем, чем их считали ученые
Новое исследование показало, что все может быть намного проще....
Невероятный прорыв в науке: два человека смогли осознанно пообщаться во сне
Похоже, в нашей жизни скоро начнется новая эра....
Дотанцевался: у мужчины после многих лет брейк-данса появилась «дыра в черепе»
Врачи в шоке, а сами танцоры говорят, что это дело житейское....
Два подводных газовоза «Пилигрим» смогут заменить целый газопровод
Эксперты уверены, что новый российский проект в корне изменит систему грузоперевозок в Арктике....
Одно из древнейших животных на Земле обнаружили в австралийской глуши
Полмиллиарда лет назад был взрывной рост разнообразия видов....
Археологи восстановили приёмы боя на копьях в бронзовом веке
Экспериментальная археология проливает свет на технику обращения с оружием....
Находка окаменелостей может переписать историю не только Калифорнии, но даже США
Киты, мегалодоны, саблезубые лососи — и все это в одном месте!...
В Америке действует секретная программа по поиску и сокрытию информации об НЛО
Конгресс США в гневе, ведь Пентагон водил чиновников за нос много лет....
Контрольный выстрел в динозавров
Выяснилось, что астероид-убийца был не один....
Артроплевра: травоядный монстр длиной 2,7 м с головой хищника
Учёные воссоздали голову древнего членистоногого....
Доказано генетиками: Неандертальцы не вымерли
Они — это мы, хотя бы отчасти....