Nuacht Tionscail

Déanann Taighde Ceannais Athchúrsáil Cadhnraí Litiam-Ian Níos Eacnamaíoch

2021-10-22


Is é athchúrsáil dhíreach an modh is lú fuinnimh chun ceallraí litiam-ian a athchúrsáil. Creidmheas: Ionad ReCell

 

Conas a dhéanaimid athchúrsáil ceallraí éifeachtach ó thaobh costais? Tá céim eile glactha ag eolaithe san Ionad ReCell i dtreo na sprice sin.

 

Is iad cadhnraí litiam-ian na hinnill inár láthair teicneolaíochta agus sa todhchaí. Cumhachtann siad leictreonaic iniompartha, mar fhóin chliste agus ríomhairí glúine agus feithiclí leictreacha (EVanna), a bhfuil an-tóir orthu ag méadú. Ach tá úsáid mhéadaithe cadhnraí litiam-ian, go háirithe i ngluaisteáin, tar éis dul thar an teicneolaíocht chun iad a athchúrsáil. Anois, tá fionnachtain ríthábhachtach déanta ag eolaithe ag Ionad ReCell - an chéad ionad taighde agus forbartha athchúrsála ceallraí chun cinn sa náisiún, atá ceanncheathrú ag Saotharlann Náisiúnta Argonne na Roinne Fuinnimh (DOE) a bhainfidh ceann amháin amach. de na constaicí is mó atá sa bhealach chun cadhnraí litiam-ian a athchúrsáil a bheith inmharthana go heacnamaíoch.

 

Cuireann na próisis athchúrsála atá á n-úsáid inniu ar chumas miotail a aisghabháil i bhfoirmeacha ar luach íseal do mhonaróirí ceallraí. Fadhb ollmhór ag teacht chun cinn: I níos lú ná deich mbliana, réamh-mheastar taighdeoirí go scoirfear dhá mhilliún tonna de chadhnraí litiam-ian deireadh a ré ó EVanna gach bliain. Tá líon na gcadhnraí EV deireadh ré íseal faoi láthair, ach tá sé ar tí ardú go suntasach de réir mar a shroicheann feithiclí múnla níos sine deireadh a saolré úsáideach â agus níl an bonneagar athchúrsála reatha réidh don sní isteach.

 

âMá tá tionscal na ceallraí chun ábhar catóide athchúrsáilte a cheannach le hathúsáid i gcadhnraí nua, níl siad chun íonacht a íobairt.â â Jessica Durham, eolaí ábhar ag Argonne agus comhúdar an staidéir.

 

D'fhorbair taighdeoirí ag Ollscoil Teicneolaíochta Michigan (MTU), atá mar chuid d'fhoireann ReCell, próiseas nuálaíoch chun na hábhair luachmhara atá sa chatóid a scaradh, leictreoid cheallraí a luchtaítear go dearfach.

 

Tá eolaithe san Áis Taighde Innealtóireachta Ábhar in Argonne ag cur le próiseas deighilte nuálaíoch MTU, ag réiteach an bhealaigh le haghaidh athchúrsáil ar scála mór cadhnraí EV. Toisc go n-athraíonn ábhair chatóide cadhnraí EV ag brath ar an automaker agus an bhliain táirgthe, ní mór d'athchúrsálaí meascán de ocsaídí miotail litiam â ocsaíd cóbalt litiam, ocsaíd cóbalt litiam nicil mangainéise, ocsaíd cóbalt litiam nicil litiam, fosfáit iarainn litiam, etc. â agus deighil amach gach ceann acu ionas gur féidir na hábhair sin a athúsáid. Is cosúil go bhfuil an tasc sin dodhéanta go tobann indéanta.





 

Dúnann athchúrsáil dhíreach agus athúsáid ábhair chatóide ceallraí an lúb. Creidmheas: Ionad ReCell

 

I bpáipéar nua a foilsíodh san iris eolaíoch piarmheasúnaithe Energy Technology, sonraíonn taighdeoirí MTU agus ReCell a bhfionnachtain: modh chun ábhair chatóide aonair a scaradh trí úsáid a bhaint as casadh nua ar sheanphróiseas ar a dtugtar snámhacht froth.

 

In úsáid ag an tionscal mianadóireachta le blianta fada anuas chun mianta a scaradh agus a íonú, scarann ​​snámhacht froth ábhair in umar snámhachta bunaithe ar cibé an ndéanann siad uisce agus snámhán a aistarraingt, nó uisce agus doirteal a ionsú. Go ginearálta doirteal ábhair chatóide, rud a fhágann go bhfuil sé deacair iad a scaradh óna chéile. Tá sé sin fíor maidir le ocsaíd cóbalt nicil-mangainéise litiam (NMC111) agus ocsaíd mangainéise litiam (LMO), dhá ábhar catóide ceallraí EV coitianta a d'úsáid foireann ReCell ina gcuid turgnaimh. Is é an rud a fuair na taighdeoirí amach ná gur féidir deighilt a bhaint amach trí cheann de na hábhair chatóide, NMC111, a dhéanamh ar snámh trí cheimiceán a thabhairt isteach a dhéanann an spriocábhar uisce a aistarraingt.

 

Nuair a bhí na hábhair chatóide scartha, chinn na taighdeoirí trí thástáil go raibh tionchar beag ag an bpróiseas ar fheidhmíocht leictreamaiceimiceach na n-ábhar. Bhí leibhéil arda íonachta ag an dá cheann freisin (95 faoin gcéad nó níos airde).

 

“Tá sé sin thar a bheith tábhachtach,” a deir Jessica Durham, eolaí ábhair in Argonne agus comhúdar an staidéir, âmar go bhfuil tionscal na gceallraí chun ábhar catóide athchúrsáilte a cheannach le hathúsáid i gcadhnraí nua. , níl siad chun íonacht a íobairt.â

 

Tá baint ag an taighde le misean an ReCell Center chun modhanna próiseála nach bhfuil chomh dian ar fhuinneamh a chur chun cinn agus ábhair luachmhara a ghabháil le haghaidh athchúrsáil dhíreach - aisghabháil, athghiniúint agus athúsáid comhpháirteanna ceallraí go díreach gan an struchtúr ceimiceach a bhriseadh síos. Is comhoibriú é an t-ionad idir Argonne, Saotharlann Náisiúnta Fuinnimh In-athnuaite an DOE agus Saotharlann Náisiúnta Oak Ridge, Ollscoil Theicneolaíoch Michigan, Ollscoil California ag San Diego agus Institiúid Polytechnic Worcester.

 

Gealltar go mbeidh impleachtaí fadréimseacha ag fionnachtain ReCell, mar laghdú ar chostas athchúrsála cadhnraí litiam-ian; ag spreagadh fás an mhargaidh athchúrsála brabúsach do chadhnraí litiam-ian atá ag deireadh a ré; laghdú a dhéanamh ar chostas na bhfeithiclí do tháirgeoirí agus do thomhaltóirí araon; ar chumas na Stát Aontaithe dul san iomaíocht sa tionscal athchúrsála ceallraí domhanda; neamhspleáchas fuinnimh na SA a neartú trí úsáid foinsí baile ábhar ceallraí athchúrsáilte a mhéadú; agus spleáchas SAM ar fhoinsí eachtracha ábhar a laghdú.

 

Ach faoi láthair, tá foireann an Ionaid ReCell dírithe ar léasair ar phróiseas athchúrsála iomlán a chruthú, céim ar chéim, le haghaidh cadhnraí litiam-ian atá inmharthana go heacnamaíoch. Is ansin amháin a ghlacfar go forleathan é.

 

“Cibé modh a úsáidtear leis an athchúrsáil seo a dhéanamh, caithfidh an t-athchúrsáil a bheith in ann brabús a bhaint aisti,” a deir Durham. âTá muid ag cur na céimeanna le chéile agus fios a bheith againn go gcaithfidh an próiseas iomlán a bheith brabúsach sa deireadh.

 

Tagairt: “Athchúrsáil Díreach ar Ábhair Chatóide Cumaisc ag Froth Snámhacht” le Tinu-Ololade Folayan, Albert L. Lipson, Jessica L. Durham, Haruka Pinegar, Donghao Liu agus Lei Pan, 29 Iúil 2021, Teicneolaíocht Fuinnimh.


DOI: 10.1002/ente.202100468

I measc na gcomhúdair staidéir eile ag Argonne tá Albert Lipson, príomh-eolaí ábhar agus Haruka Pinegar, taighdeoir iardhochtúireachta.

 

Tá an taighde seo agus an tIonad ReCell maoinithe ag Oifig na Roinne um Éifeachtúlacht Fuinnimh agus Fuinneamh In-athnuaite, Oifig Teicneolaíochtaí Feithicle.

 

Is é misean EERE ná dlús a chur le taighde, le forbairt, le léiriú agus le himscaradh teicneolaíochtaí agus réitigh chun Meiriceá a aistriú go cothrom go hastaíochtaí gás ceaptha teasa glan-nialas ar fud an gheilleagair tráth nach déanaí ná 2050, agus a chinntiú go rachaidh an geilleagar fuinnimh ghlan chun tairbhe gach Meiriceánach. , ag cruthú postanna a n-íocann siad go maith le muintir Mheiriceá go háirithe oibrithe agus pobail a ndeachaigh an t-aistriú fuinnimh i bhfeidhm orthu agus iad siúd nach raibh mórán fónta orthu go stairiúil ag an gcóras fuinnimh agus a bhí ró-ualaithe ag truailliú.