نوآوری در بازیافت باتری های لیتیومی
بلک بلاگ: خراسان رضوی دانشمندان روشی سازگار با محیط زیست برای بازیابی مستقیم لیتیوم از باتری های استفاده شده ابداع کردند.
با رایج تر شدن وسایل نقلیه الکتریکی، تعداد باتری های استفاده شده که در سراسر دنیا انباشته می شوند نیز به سرعت درحال افزایش هستند و بازهم بازیافت کارآمد این باتری ها، چالش بزرگی شمرده می شود برای اینکه استخراج و پالایش لیتیوم، ماده اصلی بیشتر باتری های خودرو های برقی (EV)، گران قیمت است.
روش های بازیافت فعلی اغلب به ذوب یا حل کردن ضایعات باتری خرد شده در اسیدهای قوی متکی هستند که از مقادیر زیادی انرژی استفاده و مواد شیمیایی تولید می کنند که پیش از استفاده مجدد نیاز به پردازش بیشتر دارند. حالا، مهندسان دانشگاه «رایس»، روشی پاک تر و ساده تر برای بازیابی لیتیوم ارایه کردند.
آنان در این تکنیک بجای سوزاندن یا حل کردن ضایعات از همان روش شارژ مجدد استفاده کردند که باتری را تغذیه می کند. این رویکرد که محققان آنرا «شارژ مجدد برای بازیافت» می نامند، به یون های لیتیوم اجازه می دهد تا به داخل آب حرکت کنند، جایی که با هیدروکسید ترکیب می شوند تا هیدروکسید لیتیوم را تشکیل دهند، ترکیبی که می تواند بطور مستقیم به تولید باتری جدید منجر شود.
سیبانی لیزا بیسوال -مدیر دپارتمان مهندسی شیمی و بیومولکولی دانشگاه «رایس» و پژوهشگر ارشد این پژوهش- اظهار داشت: سوال اساسی پرسیدیم: «اگر شارژ باتری، لیتیوم را از کاتد بیرون می کشد، چرا از همان واکنش برای بازیافت استفاده نکنیم؟». با ترکیب این واکنش شیمیایی با راکتور فشرده، می توانیم لیتیوم را بطور تمیز جدا نماییم و دقیقا همان محصولی که تولیدکنندگان نیاز دارند را بسازیم.
این پروسه در راکتور الکتروشیمیایی کوچک به انجام می رسد که فقط به آب، برق و ضایعات باتری نیاز دارد. همانطور که سیستم، ماده کاتد مصرف شده را «شارژ» می کند، یون های لیتیوم بوسیله غشای نازک به جریانی از آب هدایت می شوند. در آنجا، آنها با یون های هیدروکسید به وجود آمده از تجزیه مولکول های آب برخورد می کنند. این دو با هم ترکیب می شوند تا هیدروکسید لیتیوم با خلوص بالا بدون نیاز به اسیدهای قوی یا مواد شیمیایی پیچیده تشکیل دهند.
نتایج آزمایش ها نشان داد که این تکنیک بطور قابل توجهی از نظر انرژی کارآمد است. در یک حالت، فقط ۱۰۳ کیلوژول انرژی به ازای هر کیلوگرم ضایعات مصرف شد و حدود ۱۰ برابر کمتر از روش های سنتی بازیافت مبتنی بر اسید است. هیدروکسید لیتیوم تولید شده بالاتر از ۹۹ درصد خالص بود، به اندازه ای که می توان بطور مستقیم در باتری های جدید از آن استفاده کرد. این سیستم همین طور بادوام بود و تقریباً ۹۰ درصد لیتیوم را در طول ۱۰۰۰ ساعت کار مداوم بازیابی کرد.
هاوتیان وانگ، دانشیار مهندسی شیمی و بیومولکولی و یکی از محققان پژوهش فعلی اظهار داشت که این پیشرفت می تواند بازیافت باتری را پاک تر و ارزان تر کند. تولید مستقیم هیدروکسید لیتیوم به مفهوم مراحل کمتر، ضایعات کمتر و زنجیره تامین قوی تر است.
این گروه همین طور نشان داد که این پروسه روی انواع مختلفی از باتری ها، ازجمله فسفات آهن لیتیوم و انواع نیکل-منگنز-کبالت کارآیی دارد. آنان در یک آزمایش، حتی الکترودهای کامل باتری را بطور مستقیم از فویل آلومینیومی پردازش کردند و نشان دادند که این سیستم می تواند در خطوط بازیافت خودکار قرار گیرد.
بر اساس گزارش سایت ساینس، بیسوال اظهار داشت: حال که استخراج لیتیوم را پاک تر و ساده تر کرده ایم، چالش بعدی تغلیظ و تبلور کارآمد هیدروکسید لیتیوم است. حل این مشکل می تواند بازیافت باتری را واقعاً پایدار کند.
حرف آخر اینکه با رایج تر شدن وسایل نقلیه الکتریکی، تعداد باتری های استفاده شده که در سراسر جهان انباشته می شوند هم به سرعت در حال افزایش هستند و بازهم بازیافت کارآمد این باتری ها، چالش بزرگی شمرده می شود به جهت اینکه استخراج و پالایش لیتیوم، ماده اصلی بیشتر باتری های خودروهای برقی (EV)، گران قیمت است. در آنجا، آنها با یون های هیدروکسید بوجود آمده از تجزیه مولکول های آب برخورد می کنند.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب