מאמר זה נבדק בהתאם לנהלי העריכה והמדיניות של Science X. העורכים הדגישו את התכונות הבאות תוך הבטחת שלמות התוכן:
סוללות ליתיום-יון פסולת מטלפונים סלולריים, מחשבים ניידים ומספר הולך וגדל של כלי רכב חשמליים מצטברות, אך אפשרויות המיחזור עדיין מוגבלות במידה רבה לשריפה או להמסה כימית של הסוללות הכושלות. השיטות הנוכחיות עלולות ליצור בעיות סביבתיות וקשה לייצר אותן באופן כלכלי בקנה מידה תעשייתי.
תהליכים מסורתיים ממחזרים חלק מחומרי הסוללה ומסתמכים על בסיסים קאוסטיים, חומצות אנאורגניות וכימיקלים מסוכנים שיכולים להכניס זיהומים. הפקת מתכות קריטיות דורשת גם הפרדה ומשקעים מורכבים. עם זאת, מיחזור מתכות כמו קובלט וליתיום יכול להפחית זיהום, תלות במקורות זרים וסתימת שרשראות אספקה.
חוקרים במעבדה הלאומית אוק רידג' של משרד האנרגיה האמריקאי פיתחו שיטה להמסת סוללות בתמיסה נוזלית כדי להפחית את כמות הכימיקלים המסוכנים המשמשים בתהליך. מחקרם פורסם בכתב העת Energy Storage Materials.
הפתרון הפשוט, היעיל והידידותי לסביבה שפותח על ידי חוקרי ORNL מתגבר על מכשולים משמעותיים שנתקלו בהם בשיטות קודמות.
סוללות משומשות מושרות בתמיסה של חומצת לימון אורגנית (הנמצאת באופן טבעי בפירות הדר) מומסת באתילן גליקול, נוזל נגד קיפאון המשמש בדרך כלל במוצרי צריכה כגון צבעים וקוסמטיקה. חומצת לימון מגיעה ממקורות בני קיימא והיא בטוחה יותר לטיפול מחומצות אנאורגניות. פתרון ידידותי לסביבה זה מספק תהליך יעיל ביותר להפרדה ומחזור מתכות באלקטרודה הטעונה החיובית של הסוללה, הנקראת הקתודה.
"מכיוון שהקתודה מכילה חומרים קריטיים, היא החלק היקר ביותר בכל סוללה, ומהווה יותר מ-30 אחוז מעלותה", אמר יאוקאי באי, חבר בקבוצת המחקר של סוללות ב-ORNL. "הגישה שלנו יכולה להפחית את עלויות הסוללות לאורך זמן". המחקר נערך במתקן ייצור הסוללות של המעבדה הלאומית אוק רידג', מתקן המחקר והפיתוח הפתוח הגדול ביותר לסוללות בארצות הברית.
טכנולוגיית העיבוד שפותחה שם מאפשרת כמעט 100% מהקובלט והליתיום להיחלץ מהקתודה מבלי להכניס זיהומים למערכת. היא גם מסוגלת להפריד ביעילות תמיסות מתכת משאריות אחרות. והכי חשוב, תפקידה המשני הוא להחזיר למעלה מ-96% מהקובלט תוך מספר שעות מבלי להוסיף כימיקלים נוספים, שלעתים קרובות מדובר בתהליך ידני מורכב לאיזון רמות החומצה.
"זוהי הפעם הראשונה שמערכת פתרון אחת מכסה את תפקודי השטיפה והעיבוד", אמר החוקר הראשי לו יו. "היה מעניין לגלות שהקובלט שקע ללא הפרעה נוספת. לא ציפינו לזה."
ביטול הצורך בכימיקלים נוספים מפחית עלויות ומונע יצירת תוצרי לוואי או פסולת משנית. "אנו נרגשים שתהליך המיחזור הזה שפותח על ידי המדענים שלנו יכול לסלול את הדרך למיחזור רחב יותר של חומרי סוללות קריטיים", אמר איליאס בלהרואק, חוקר תאגידי ומנהל חטיבת החשמול במעבדה הלאומית אוק רידג'.
באי אמר כי תכונות השטיפה של חומצת לימון ואתילן גליקול נחקרו בעבר, אך שיטה זו השתמשה ביותר חומצה וטמפרטורות נמוכות יותר והייתה פחות יעילה.
"הופתענו מהמהירות שבה זה יצא מהתמיסה", אמר באי. "עם חומצות אורגניות זה לוקח בדרך כלל 10 עד 12 שעות, אבל הפעם זה לקח רק שעה." תמיסות מסורתיות המשתמשות בחומצות אנאורגניות הן גם איטיות יותר משום שהן מכילות מים, שנקודת הרתיחה שלהם מגבילה את טמפרטורת התגובה.
מידע נוסף: Lu Yu ואחרים, הפרדה יעילה ומשקעים משותפים למחזור קתודה פשוט, Energy Storage Materials (2023). DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
אם נתקלתם בשגיאת הקלדה, אי דיוק, או ברצונכם להגיש בקשה לעריכת תוכן בדף זה, אנא השתמשו בטופס זה. לשאלות כלליות, אנא השתמשו בטופס יצירת הקשר שלנו. לקבלת משוב כללי, השתמשו בקטע התגובות הציבוריות שלהלן (עקבו אחר ההנחיות).
המשוב שלך חשוב לנו מאוד. עם זאת, עקב כמות ההודעות הגבוהה, איננו יכולים להבטיח תגובה אישית.
כתובת הדוא"ל שלך משמשת רק כדי ליידע את הנמענים מי שלח את הדוא"ל. לא הכתובת שלך ולא כתובת הנמען ישמשו לכל מטרה אחרת. המידע שתזין יופיע בדוא"ל שלך ולא יישמר על ידי Tech Xplore בשום צורה שהיא.
אתר אינטרנט זה משתמש בקובצי Cookie כדי להקל על הניווט, לנתח את השימוש שלך בשירותים שלנו, לאסוף נתוני פרסום מותאמים אישית ולספק תוכן מצדדים שלישיים. על ידי שימוש באתר האינטרנט שלנו, הנך מאשר שקראת והבנת את מדיניות הפרטיות ותנאי השימוש שלנו.