Ceann de na deacrachtaí a bhaineann le hathchúrsáil ná go bhfuil costas an ábhair féin íseal, agus nach bhfuil an próiseas athchúrsála saor. Tá súil ag teicneolaíocht nua athchúrsáil cadhnraí litiam a threisiú trí chostais a laghdú tuilleadh agus comhábhair éicea-chairdiúla a úsáid.

Is féidir le teicníocht cóireála nua ábhar catóide úsáidte a thabhairt ar ais go dtí a staid bhunaidh, rud a laghdóidh costais athchúrsála tuilleadh. Arna fhorbairt ag nana-innealtóirí in Ollscoil California, San Diego, tá an teicneolaíocht níos neamhdhíobhálaí don chomhshaol ná na modhanna a úsáidtear faoi láthair. Úsáideann sé amhábhair níos glaise, laghdaítear tomhaltas fuinnimh 80 go 90 faoin gcéad, agus laghdaítear astuithe gáis cheaptha teasa 75 faoin gcéad.

Sonraíonn na taighdeoirí a gcuid oibre i bpáipéar a foilsíodh ar 12 Samhain in Joule.

Tá an teicníocht seo oiriúnach go háirithe do chatóidí déanta as fosfáit iarainn litiam (LFP). Tá cadhnraí catóide LFP níos saoire ná cadhnraí litiam eile toisc nach n-úsáideann siad miotail lómhara cosúil le cóbalt nó nicil. Tá cadhnraí LFP níos marthanaí agus níos sábháilte freisin. Úsáidtear go forleathan iad in uirlisí cumhachta, busanna leictreacha agus greillí cumhachta. Úsáideann an Tesla Model 3 cadhnraí LFP freisin.

“Agus na buntáistí seo á gcur san áireamh, beidh buntáiste iomaíoch ag cadhnraí LFP thar chadhnraí litiam eile ar an margadh,” a dúirt Zheng Chen, ollamh nana-innealtóireacht in Ollscoil California, San Diego.

An bhfuil fadhb ar bith ann? “Níl sé cost-éifeachtach na cadhnraí seo a athchúrsáil.” “Tá an aincheist chéanna le sárú aige agus atá plaistigh – tá an t-ábhar féin saor, ach níl an bealach chun é a athchúrsáil saor,” a dúirt Chen.

D’fhéadfadh teicneolaíochtaí athchúrsála nua forbartha ag Chen agus a fhoireann na costais seo a laghdú. Oibríonn an teicneolaíocht ag teocht íseal (60 go 80 céim Celsius) agus brú comhthimpeallach, agus mar sin ídíonn sé níos lú leictreachais ná modhanna eile. Ina theannta sin, tá na ceimiceáin a úsáideann sé, cosúil le litiam, nítrigin, uisce, agus aigéad citreach, saor agus éadrom.

“Déantar an próiseas athchúrsála ar fad faoi choinníollacha an-sábháilte, mar sin níl aon ghá le bearta sábháilteachta speisialta ná le trealamh speisialta,” a dúirt Pan Xu, príomhúdar an staidéir agus taighdeoir iardhochtúireachta i saotharlann Chen. Sin an fáth go bhfuil ár gcostais athchúrsála ceallraí íseal. ”

Ar dtús, rinne na taighdeoirí cadhnraí LFP a athchúrsáil go dtí gur chaill siad leath dá n-acmhainn stórála. Ansin dhíchóimeáil siad an cadhnra, bhailigh siad a púdar catóide, agus sáith siad é i dtuaslagán de shalainn litiam agus d’aigéad citreach. Ansin, nigh siad an tuaslagán le huisce agus lig an púdar a thriomú sula téitear é.

D’úsáid na taighdeoirí an púdar chun catóidí nua a dhéanamh, a ndearnadh tástáil orthu i gcealla Button agus cealla pouch. Déantar a fheidhmíocht leictriceimiceach, a chomhdhéanamh ceimiceach agus a struchtúr a athchóiriú go hiomlán sa stát bunaidh.

De réir mar a leanann an ceallraí a athchúrsáil, déantar dhá athrú struchtúrtha tábhachtacha ar an gcatóid a laghdaíonn a fheidhmíocht. Is é an chéad cheann caillteanas na n-ian litiam, a fhoirmíonn folús sa struchtúr catóide. Sa dara háit, tharla athrú struchtúrach eile nuair a mhalartaíodh na hiain iarainn agus litiam sa struchtúr criostail áiteanna. Nuair a tharlaíonn sé sin, ní féidir leis na hiain aistriú ar ais go héasca, mar sin téann na hiain litiam i bhfostú agus ní féidir leo rothaíocht tríd an gceallraí.

Déanann an modh cóireála atá molta sa staidéar seo hiain litiam a athlánú ar dtús, ionas gur féidir na hiain iarainn agus na hiain litiam a aistriú go héasca ar ais go dtí a suíomhanna bunaidh, agus ar an gcaoi sin an struchtúr catóide a athchóiriú. Is é an dara céim ná aigéad citreach a úsáid, a fheidhmíonn mar oibreán laghdaitheora chun leictreoin a bhronnadh ar shubstaint eile. Aistríonn sé leictreoin chuig na hiain iarainn, ag laghdú a lucht deimhneach. Laghdaíonn sé seo éaradh leictreoin agus cuireann sé cosc ​​ar na hiain iarainn filleadh ar a suíomhanna bunaidh sa struchtúr criostail, agus iain litiam a scaoileadh ar ais isteach sa timthriall.

Cé go bhfuil tomhaltas fuinnimh foriomlán an phróisis athchúrsála íseal, deir na taighdeoirí go bhfuil gá le tuilleadh taighde ar loighistic a bhaineann le bailiú, iompar agus diúscairt líon mór cadhnraí.

“Is é an chéad dúshlán eile a dhéanamh amach conas na próisis lóistíochta seo a bharrfheabhsú.” “Tabharfaidh sé seo ár dteicneolaíocht athchúrsála céim amháin níos gaire d’fheidhmiú tionsclaíoch,” a dúirt Chen.