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阿貢實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)新回收工藝助力制造電池和生物燃料

時(shí)間:2022-03-19 14:54來(lái)源:蓋世汽車(chē) 作者:Elisha

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據(jù)外媒報(bào)道，從廢舊車(chē)輛電池中分離有價(jià)值的金屬，需要用到特別的化學(xué)分離工藝。電池正極中含有鈷、錳和鎳等成分，這些金屬的開(kāi)采成本都很高。多年來(lái)，科學(xué)家們一直在尋找利用回收電池制造新電池的方法。

（圖片來(lái)源：阿貢實(shí)驗(yàn)室）

車(chē)用電池達(dá)到使用壽命極限時(shí)，會(huì)被送入粉碎機(jī)切成小塊。從這些電池碎塊中分離出有用的化學(xué)物質(zhì)并非易事。美國(guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Argonne National Laboratory）的研究人員采用一種名為電容去離子化（capacitive deionization）的方法，利用鎳、錳和鈷中的電荷，將其從廢流中分離出來(lái)。該實(shí)驗(yàn)室的工程師Lauren Valentino表示：“在物理、化學(xué)和電化學(xué)原理基礎(chǔ)上，各種分離方法的用途不同。在第一步的機(jī)械加工過(guò)程中，所能做的有限。因此，研究人員采用薄膜、吸附劑和電容去離子技術(shù)，以捕捉感興趣的化學(xué)物質(zhì)。”

電池回收很復(fù)雜，因?yàn)椴煌?chē)使用的電池類(lèi)型也不同。Valentino解釋道，“當(dāng)電池被粉碎時(shí)，所有的物質(zhì)混合在一起，如正極、負(fù)極、電解質(zhì)和隔膜。”在回收過(guò)程中，除了破碎較大的化學(xué)組件，還需要將其分離為基礎(chǔ)元素。“制造電池像是在搭建一座樂(lè)高塔，用不同形狀的小積木塊搭成一座塔。如果要重建，則需要全部拆開(kāi)，才能得到想要的東西。”

電容去離子法的優(yōu)勢(shì)之一在于靈活性。研究人員表示，通過(guò)控制流速和運(yùn)行時(shí)間，這種方法可以兼容不同的材料和不同的運(yùn)行策略。“通過(guò)控制材料及實(shí)施方式，確實(shí)可以控制正在分離的元素和化學(xué)品。”

除了電池回收，這種電容去離子工藝也可用于其他領(lǐng)域，如生產(chǎn)生物能源。在Valentino領(lǐng)導(dǎo)的生物加工分離聯(lián)盟（Bioprocessing Separations Consortium）中，來(lái)自六個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員組成團(tuán)隊(duì)，共同研究和開(kāi)發(fā)將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物燃料的分離過(guò)程和技術(shù)。

Valentino表示：“在某些情況下，有一個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程，然后是分離過(guò)程。這些反應(yīng)器產(chǎn)生的是由不同成分構(gòu)成的復(fù)雜混合物。研究人員必須分離和濃縮系統(tǒng)中的目標(biāo)產(chǎn)物，對(duì)其進(jìn)行催化升級(jí)，以生產(chǎn)所需要的生物燃料。”

電池回收技術(shù)以正電荷離子為目標(biāo)。與之不同的是，制造生物能源需要關(guān)注的是帶負(fù)電荷的分子。“本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，這種電容去離子化法就像是一只‘爪子’，將目標(biāo)分子挑選出來(lái)。”

分離出來(lái)的化合物具有多種用途，可以轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔锷锶剂希缈稍偕裼突蚩沙掷m(xù)航空燃料。研究人員已開(kāi)始探討更有效的分離方式，以促進(jìn)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性交通。

(責(zé)任編輯：子蕊)

文章標(biāo)簽：電池

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