Αυτό το άρθρο έχει ελεγχθεί σύμφωνα με τις συντακτικές διαδικασίες και πολιτικές του Science X. Οι συντάκτες έχουν τονίσει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά, διασφαλίζοντας παράλληλα την ακεραιότητα του περιεχομένου:
Τα απόβλητα μπαταριών ιόντων λιθίου από κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές και έναν αυξανόμενο αριθμό ηλεκτρικών οχημάτων συσσωρεύονται, αλλά οι επιλογές ανακύκλωσης εξακολουθούν να περιορίζονται σε μεγάλο βαθμό στην αποτέφρωση ή τη χημική διάλυση των χαλασμένων μπαταριών. Οι τρέχουσες μέθοδοι μπορούν να δημιουργήσουν περιβαλλοντικά προβλήματα και είναι δύσκολο να παραχθούν οικονομικά σε βιομηχανική κλίμακα.
Οι παραδοσιακές διαδικασίες ανακυκλώνουν ορισμένα υλικά μπαταριών και βασίζονται σε καυστικά αλκάλια, ανόργανα οξέα και επικίνδυνες χημικές ουσίες που μπορούν να εισαγάγουν ακαθαρσίες. Η εξαγωγή κρίσιμων μετάλλων απαιτεί επίσης πολύπλοκο διαχωρισμό και καθίζηση. Ωστόσο, η ανακύκλωση μετάλλων όπως το κοβάλτιο και το λίθιο μπορεί να μειώσει τη ρύπανση, την εξάρτηση από ξένες πηγές και την απόφραξη των αλυσίδων εφοδιασμού.
Ερευνητές στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ τελειοποίησαν μια μέθοδο διάλυσης μπαταριών σε υγρό διάλυμα για να μειώσουν την ποσότητα επικίνδυνων χημικών ουσιών που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία. Η έρευνά τους δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Energy Storage Materials.
Η απλή, αποτελεσματική και φιλική προς το περιβάλλον λύση που ανέπτυξαν οι ερευνητές του ORNL ξεπερνά σημαντικά εμπόδια που αντιμετώπισαν οι προηγούμενες μέθοδοι.
Οι χρησιμοποιημένες μπαταρίες εμποτίζονται σε ένα διάλυμα οργανικού κιτρικού οξέος (που βρίσκεται φυσικά στα εσπεριδοειδή) διαλυμένο σε αιθυλενογλυκόλη, ένα αντιψυκτικό που χρησιμοποιείται συνήθως σε καταναλωτικά προϊόντα όπως χρώματα και καλλυντικά. Το κιτρικό οξύ προέρχεται από βιώσιμες πηγές και είναι ασφαλέστερο στη χρήση από τα ανόργανα οξέα. Αυτή η φιλική προς το περιβάλλον λύση παρέχει μια εξαιρετικά αποτελεσματική διαδικασία για τον διαχωρισμό και την ανακύκλωση μετάλλων στο θετικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο της μπαταρίας, που ονομάζεται κάθοδος.
«Επειδή η κάθοδος περιέχει κρίσιμα υλικά, είναι το πιο ακριβό μέρος οποιασδήποτε μπαταρίας, αντιπροσωπεύοντας περισσότερο από το 30% του κόστους της», δήλωσε ο Yaokai Bai, μέλος της ερευνητικής ομάδας μπαταριών του ORNL. «Η προσέγγισή μας θα μπορούσε να μειώσει το κόστος των μπαταριών με την πάροδο του χρόνου». Η μελέτη διεξήχθη στις εγκαταστάσεις κατασκευής μπαταριών του Εθνικού Εργαστηρίου Oak Ridge, τη μεγαλύτερη υπαίθρια εγκατάσταση έρευνας και ανάπτυξης μπαταριών στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Η τεχνολογία επεξεργασίας που αναπτύχθηκε εκεί επιτρέπει την έκπλυση σχεδόν του 100% του κοβαλτίου και του λιθίου από την κάθοδο χωρίς την εισαγωγή ακαθαρσιών στο σύστημα. Είναι επίσης ικανή να διαχωρίζει αποτελεσματικά τα μεταλλικά διαλύματα από άλλα υπολείμματα. Το καλύτερο από όλα είναι ότι η δευτερεύουσα λειτουργία της είναι η ανάκτηση πάνω από 96% του κοβαλτίου μέσα σε λίγες ώρες χωρίς την προσθήκη πρόσθετων χημικών ουσιών, κάτι που συχνά αποτελεί μια πολύπλοκη χειροκίνητη διαδικασία για την εξισορρόπηση των επιπέδων οξύτητας.
«Αυτή είναι η πρώτη φορά που ένα σύστημα λύσεων καλύπτει τις λειτουργίες της έκπλυσης και της επεξεργασίας», δήλωσε ο επικεφαλής ερευνητής Λου Γιου. «Ήταν ενδιαφέρον να διαπιστώσουμε ότι το κοβάλτιο καθιζάνει και κατακάθεται χωρίς περαιτέρω διαταραχή. Δεν το περιμέναμε αυτό».
Η εξάλειψη της ανάγκης για πρόσθετες χημικές ουσίες μειώνει το κόστος και αποτρέπει την παραγωγή υποπροϊόντων ή δευτερογενών αποβλήτων. «Είμαστε ενθουσιασμένοι που αυτή η διαδικασία ανακύκλωσης που ανέπτυξαν οι επιστήμονές μας μπορεί να ανοίξει το δρόμο για ευρύτερη ανακύκλωση κρίσιμων υλικών μπαταριών», δήλωσε ο Ilyas Belharouaq, εταιρικός ερευνητής και διευθυντής του Τμήματος Ηλεκτροκίνησης στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge.
Ο Μπάι είπε ότι οι ιδιότητες έκπλυσης του κιτρικού οξέος και της αιθυλενογλυκόλης είχαν μελετηθεί στο παρελθόν, αλλά αυτή η μέθοδος χρησιμοποιούσε περισσότερο οξύ και χαμηλότερες θερμοκρασίες και ήταν λιγότερο αποτελεσματική.
«Μείναμε έκπληκτοι με το πόσο γρήγορα βγήκε από το διάλυμα», είπε ο Μπάι. «Με τα οργανικά οξέα συνήθως χρειάζονται 10 έως 12 ώρες, αλλά αυτό χρειάστηκε μόνο μία ώρα». Τα παραδοσιακά διαλύματα που χρησιμοποιούν ανόργανα οξέα είναι επίσης πιο αργά επειδή περιέχουν νερό, του οποίου το σημείο βρασμού περιορίζει τη θερμοκρασία αντίδρασης.
Περισσότερες πληροφορίες: Lu Yu et al., Αποδοτικός διαχωρισμός και συγκαθίζηση για απλοποιημένη ανακύκλωση καθόδου, Υλικά Αποθήκευσης Ενέργειας (2023). DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
Εάν αντιμετωπίσετε κάποιο τυπογραφικό λάθος, ανακρίβεια ή θέλετε να υποβάλετε αίτημα για επεξεργασία περιεχομένου σε αυτήν τη σελίδα, χρησιμοποιήστε αυτήν τη φόρμα. Για γενικές ερωτήσεις, χρησιμοποιήστε τη φόρμα επικοινωνίας μας. Για γενικά σχόλια, χρησιμοποιήστε την παρακάτω ενότητα δημόσιων σχολίων (ακολουθήστε τις οδηγίες).
Τα σχόλιά σας είναι πολύ σημαντικά για εμάς. Ωστόσο, λόγω του μεγάλου όγκου μηνυμάτων, δεν μπορούμε να εγγυηθούμε μια εξατομικευμένη απάντηση.
Η διεύθυνση email σας χρησιμοποιείται μόνο για να ενημερώνει τους παραλήπτες ποιος έστειλε το email. Ούτε η διεύθυνσή σας ούτε η διεύθυνση του παραλήπτη θα χρησιμοποιηθούν για κανέναν άλλο σκοπό. Οι πληροφορίες που εισάγετε θα εμφανίζονται στο email σας και δεν θα αποθηκεύονται από το Tech Xplore σε καμία μορφή.
Αυτός ο ιστότοπος χρησιμοποιεί cookies για να διευκολύνει την πλοήγηση, να αναλύσει τη χρήση των υπηρεσιών μας από εσάς, να συλλέξει δεδομένα εξατομίκευσης διαφημίσεων και να παρέχει περιεχόμενο από τρίτους. Χρησιμοποιώντας τον ιστότοπό μας, αναγνωρίζετε ότι έχετε διαβάσει και κατανοήσει την Πολιτική Απορρήτου και τους Όρους Χρήσης μας.