Ультразвуковое сканирование - известная будущим родителям  процедура, позволяющая им впервые увидеть своего ребенка. Но ультразвук может быть использован и для совершенно других целей. Исследователи из Королевского технологического института KTH в Швеции представили отчет о первом ультразвуковом методе по извлечении ценных металлов из аккумуляторов электромобилей.

Сионг Сяо с образцом измельченного материала аккумуляторной батареи перед помещением их в ультразвуковую ванну.
Credit: David Callahan/KTH Royal Institute of Technology

 

реклама

 В рамках новаторской методики используются не только ультразвуковые волны для процесса выделения металлических ионов из утилизируемых аккумуляторов, но и предложен альтернативный вариант использования опасных для здоровья химических веществ, таких как серная кислота. Это позволяет сократить время экстракции на 50% и повысить эффективность регенерации ионов металлов, таких как литий, кобальт, марганец и никель, говорит Ксионг Сяо, научный сотрудник отдела по полимерным материалам KTH.

 "Основой будущего устойчивого рынка аккумуляторов станет рациональная переработка металлов, обеспечивающая непрерывное снабжение сырьем", - говорит Сяо. "Преимущества будут распространяться не только на электромобили, но и на бесчисленные системы, которые зависят от экологически безопасного хранения энергии - от мобильных телефонов до электрических сетей".

 С помощью ультразвуковых ванн посылаются волны механического давления с определенной частотой. В данном случае исследователи использовали частоту 40 кГц - сигнал, находящийся далеко за пределами слухового диапазона человека. Эти волны создают микропузырьки, которые распадаются, создавая локальную температуру почти 5 000C и производя высоко активные свободные радикалы. Возникающее в результате этого колебания увеличивает перенос массы в аккумуляторных металлах до такой степени, что для извлечения металлов больше не нужны агрессивные химикаты.

 Вместо них можно использовать более мягкие и экологически безопасные кислоты, такие как лимонная и уксусная, говорит Сяо.

После ультразвуковой ванны материал выдерживается в лимонной кислоте.
Credit: David Callahan/KTH Royal Institute of Technology

 

 Как сообщается в журнале "Зеленая химия", метод позволил достичь в среднем 97-процентного извлечения ионов металлов, что значительно выше, чем при тех же условиях, когда использовалось только традиционное механическое перемешивание. Наибольшая степень экстракции была достигнута для кобальта и никеля - более 99 процентов, а литий и марганец были извлечены с эффективностью 94-96 процентов.

"С помощью ультразвука Ксионг Сяо обнаружил способ устранить необходимость использовать сильные кислоты, реакция  которых практически неуправляема", - говорит Ричард Олссон, соавтор и преподаватель Отдела полимерных материалов KTH.

Следующим шагом исследователей будет дальнейшая оптимизация методов применения ультразвука, таких как, использование различных уровней интенсивности и частоты, чтобы добиться более быстрого извлечения ценных металлов из аккумуляторных батарей.