Suluhu za kijani kibichi zinaauni mbinu mpya ya kuchakata betri ya lithiamu-ioni

Makala haya yamekaguliwa kwa mujibu wa taratibu na sera za uhariri za Science X. Wahariri wamesisitiza sifa zifuatazo huku wakihakikisha uadilifu wa maudhui:
Betri za lithiamu-ioni taka kutoka kwa simu za rununu, kompyuta za mkononi na idadi inayoongezeka ya magari ya umeme yanarundikana, lakini chaguzi za kuchakata tena zimezuiliwa kwa kiasi kikubwa katika uchomaji au kuyeyusha kwa kemikali betri zilizoshindwa. Mbinu za sasa zinaweza kuleta matatizo ya kimazingira na ni vigumu kuzalisha kiuchumi kwa kiwango cha viwanda.
Michakato ya kitamaduni hurejesha baadhi ya nyenzo za betri na hutegemea alkali caustic, asidi isokaboni na kemikali hatari zinazoweza kuleta uchafu. Kuchimba metali muhimu pia kunahitaji utengano tata na mvua. Walakini, kuchakata metali kama vile kobalti na lithiamu kunaweza kupunguza uchafuzi wa mazingira, utegemezi wa vyanzo vya kigeni na minyororo ya usambazaji kuziba.
Watafiti katika Maabara ya Kitaifa ya Idara ya Nishati ya Oak Ridge ya Marekani wameboresha mbinu ya kuyeyusha betri katika myeyusho wa kioevu ili kupunguza kiasi cha kemikali hatari zinazotumiwa katika mchakato huo. Utafiti wao ulichapishwa katika jarida la Nyenzo za Kuhifadhi Nishati.
Suluhisho rahisi, bora na la kirafiki kwa mazingira lililotengenezwa na watafiti wa ORNL hushinda vikwazo vikubwa vilivyokumbana na mbinu za awali.
Betri zilizotumika hulowekwa katika mmumunyo wa asidi ya citric hai (asili inayopatikana katika matunda jamii ya machungwa) iliyoyeyushwa katika ethilini glikoli, kizuia kuganda kwa kawaida hutumika katika bidhaa za walaji kama vile rangi na vipodozi. Asidi ya citric hutoka kwa vyanzo endelevu na ni salama kushughulikia kuliko asidi isokaboni. Suluhisho hili ambalo ni rafiki wa mazingira hutoa mchakato mzuri sana wa kutenganisha na kuchakata tena metali kwenye elektrodi yenye chaji chanya ya betri, iitwayo cathode.
"Kwa sababu cathode ina vifaa muhimu, ni sehemu ya gharama kubwa zaidi ya betri yoyote, ikichukua zaidi ya asilimia 30 ya gharama yake," Yaokai Bai, mwanachama wa kikundi cha utafiti wa betri cha ORNL alisema. "Mtazamo wetu unaweza kupunguza gharama za betri kwa wakati." Utafiti huo ulifanywa katika kituo cha kutengeneza betri cha Maabara ya Kitaifa ya Oak Ridge, kituo kikubwa zaidi cha utafiti na maendeleo ya betri zisizo hewani nchini Marekani.
Teknolojia ya usindikaji iliyotengenezwa hapo inaruhusu karibu 100% ya cobalt na lithiamu kutolewa kutoka kwa cathode bila kuingiza uchafu kwenye mfumo. Pia ina uwezo wa kutenganisha kwa ufanisi ufumbuzi wa chuma kutoka kwa mabaki mengine. Bora zaidi, kazi yake ya pili ni kurejesha zaidi ya 96% ya cobalt ndani ya masaa machache bila kuongeza kemikali za ziada, ambayo mara nyingi ni mchakato wa mwongozo wa kusawazisha viwango vya asidi.
"Hii ni mara ya kwanza kwamba mfumo mmoja wa suluhisho unashughulikia kazi za leaching na usindikaji," mtafiti mkuu Lu Yu alisema. "Ilipendeza kupata kwamba cobalt ilinyesha na kutulia bila usumbufu zaidi. Hatukutarajia hili."
Kuondoa hitaji la kemikali za ziada hupunguza gharama na huepuka uzalishaji wa bidhaa za ziada au taka ya pili. "Tunafurahi kwamba mchakato huu wa kuchakata tena uliotengenezwa na wanasayansi wetu unaweza kufungua njia ya kuchakata tena nyenzo muhimu za betri," alisema Ilyas Belharouaq, mtafiti wa shirika na mkurugenzi wa Kitengo cha Umeme katika Maabara ya Kitaifa ya Oak Ridge.
Bai alisema sifa za leaching ya asidi ya citric na ethylene glycol zilichunguzwa hapo awali, lakini njia hii ilitumia asidi zaidi na joto la chini na haikuwa na ufanisi.
"Tulishangaa jinsi ilivyotoka kwa suluhu haraka," Bai alisema. "Kwa asidi za kikaboni kawaida huchukua masaa 10 hadi 12, lakini hii ilichukua saa moja tu." Suluhisho za kiasili kwa kutumia asidi isokaboni pia ni polepole kwa sababu zina maji, ambayo kiwango cha mchemko huzuia joto la mmenyuko.
Taarifa zaidi: Lu Yu na wenzie, Utenganishaji unaofaa na unyesha pamoja kwa ajili ya kuchakata tena cathode iliyorahisishwa, Nyenzo za Kuhifadhi Nishati (2023). DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
Ukikumbana na kosa la kuandika, kutokuwa sahihi au ungependa kuwasilisha ombi la kuhariri maudhui kwenye ukurasa huu, tafadhali tumia fomu hii. Kwa maswali ya jumla, tafadhali tumia fomu yetu ya mawasiliano. Kwa maoni ya jumla, tumia sehemu ya maoni ya umma hapa chini (fuata miongozo).
Maoni yako ni muhimu sana kwetu. Hata hivyo, kutokana na wingi wa ujumbe, hatuwezi kukuhakikishia jibu la kibinafsi.
Anwani yako ya barua pepe inatumiwa tu kuwaambia wapokeaji waliotuma barua pepe. Anwani yako wala anwani ya mpokeaji haitatumika kwa madhumuni mengine yoyote. Maelezo utakayoweka yataonekana katika barua pepe yako na hayatahifadhiwa na Tech Xplore kwa njia yoyote.
Tovuti hii hutumia vidakuzi kuwezesha urambazaji, kuchanganua matumizi yako ya huduma zetu, kukusanya data ya ubinafsishaji wa utangazaji, na kutoa maudhui kutoka kwa wahusika wengine. Kwa kutumia tovuti yetu, unakubali kwamba umesoma na kuelewa Sera yetu ya Faragha na Masharti ya Matumizi.

 


Muda wa kutuma: Dec-01-2023