Υδρομεταλλουργική κατεργασία μπαταριών λιθίου αυτοκινήτων τύπου LFP για την εξαγωγή των περιεχομένων μετάλλων

Γαλάνης, Αλέξανδρος; Galanis, Alexandros

dc.contributor.author	Γαλάνης, Αλέξανδρος	el
dc.contributor.author	Galanis, Alexandros	en
dc.date.accessioned	2023-04-28T10:50:36Z
dc.date.available	2023-04-28T10:50:36Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57595
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25292
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/gr/	*
dc.subject	Τεχνολογία υλικών	el
dc.subject	Μεταλλουργία	el
dc.title	Υδρομεταλλουργική κατεργασία μπαταριών λιθίου αυτοκινήτων τύπου LFP για την εξαγωγή των περιεχομένων μετάλλων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μεταλλουργία και τεχνολογία υλικών	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-03-20
heal.abstract	Τα τελευταία χρόνια, έχει παρατηρηθεί μια σημαντική τάση προς την ηλεκτροκίνηση σε διάφορους τομείς της κοινωνίας και της οικονομίας, λόγω ποικίλων παραγόντων, συμπεριλαμβανομένων των περιβαλλοντικών ανησυχιών, των εξελίξεων στην τεχνολογία, καθώς επίσης και της αλλαγής των προτιμήσεων των καταναλωτών. Οι μπαταρίες διαδραματίζουν καίριο ρόλο σε αυτή την τάση, καθώς αποτελούν την κύρια πηγή αποθήκευσης ενέργειας. Μεταξύ των διαφόρων τύπων μπαταριών που διατίθενται, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν αναδειχθεί ως η κορυφαία τεχνολογία, λόγω της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας, της μεγάλης διάρκειας ζωής και του χαμηλού ρυθμού εκφόρτισης που διαθέτουν. Όπως γίνεται αντιληπτό οι μπαταρίες αυτού του τύπου, χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, από φορητές ηλεκτρονικές συσκευές έως ηλεκτρικά οχήματα. Συνεπώς, η αυξανόμενη χρήση τους, έχει μεγεθύνει την ανάγκη για ανακύκλωση τους. Η ανακύκλωση μπαταριών είναι ζωτικής σημασίας τόσο για περιβαλλοντικούς όσο και για οικονομικούς λόγους, καθώς συμβάλλει στην διασφάλιση των πρώτων υλών τους και στην ελαχιστοποίηση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος από την απόρριψη τους. Εάν δεν απορριφθούν με ασφάλεια, οι μπαταρίες μπορεί να απελευθερώσουν τοξικές χημικές ουσίες στο περιβάλλον, ρυπαίνοντας την φύση και βλάπτοντας την ανθρώπινη υγεία. Εστιάζοντας στις μπαταρίες ιόντων λιθίου, το λίθιο έχει αναγνωριστεί ως μία από τις κρίσιμες πρώτες ύλες από την Ευρωπαϊκή Ένωση και άλλα κυβερνητικά όργανα, λόγω του καίριου ρόλου που διαθέτει στη μετάβαση σε μια οικονομία χαμηλών εκπομπών άνθρακα. Συγκεκριμένα, η ζήτηση για λίθιο αναμένεται να αυξηθεί σημαντικά τα επόμενα χρόνια, καθιστώντας την παρουσία και την ανακύκλωσή του, ζωτικής σημασίας τόσο για οικονομικούς όσο και για περιβαλλοντικούς λόγους. Στη παρούσα διπλωματική εργασία διερευνήθηκε η ανακύκλωση μπαταριών ιόντων λιθίουσιδήρου-φωσφόρου (LiFePO4), μπαταριών ηλεκτρικών και υβριδικών αυτοκινήτων με υδρομεταλλουργικές μεθόδους και μεθόδους εμπλουτισμού. Ο σκοπός ήταν η εξαγωγή του Λιθίου (Li) στην υδατική φάση και η καταβύθιση του σιδήρου (Fe) με τη μορφή φωσφορικού σιδήρου FePO4 στο στερεό υπόλειμμα. Πιο συγκεκριμένα, στη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν δείγματα μπαταριών ιόντων λιθίου-σιδήρου-φωσφόρου (LiFePO4) από την εταιρεία BEEV. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε θραύση, λειοτρίβηση και κοσκίνιση ολόκληρων των μπαταριών, με σκοπό την μείωση του μεγέθους τους, χωρίς χειροδιαλογή, έχοντας ως στόχο την απομόνωση του χρήσιμου υλικού της καθόδου (black mass). Για τις δοκιμές εκχύλισης, επιλέχθηκε ως αντιδραστήριο το θειικό οξύ (H2SO4) σε συνδυασμό με τη χρήση υπεροξειδίου του υδρογόνου (H2O2) που λειτούργησε ως οξειδωτικό μέσο. Συνολικά έγιναν έξι δοκιμές εκχύλισης, μεταβάλλοντας τις συγκεντρώσεις του θειικού οξέος και του υπεροξειδίου του υδρογόνου, αποσκοπώντας στην εύρεση των βέλτιστων συνθηκών εκχύλισης. Ως αποτέλεσμα των δοκιμών, προέκυψε πως η βέλτιστη συγκέντρωση θειικού οξέος είναι 0,2Μ για εξαγωγή Λιθίου μεγαλύτερη από 95% και εξαγωγή σιδήρου μικρότερη από 0,001%. Ο Σίδηρος παρέμεινε στο στερεο υπόλειμμα της εκχύλισης, με τη μορφή φωσφορικού σιδήρου, καθώς οξειδώθηκε σε τρισθενή σίδηρο (Fe3+), λόγω της παρουσίας του υπεροξειδίου του υδρογόνου. Η απαιτούμενη ποσότητα υπεροξειδίου του υδρογόνου ήταν 3 με 4 φορές μεγαλύτερη από την στοιχειομετρική αναλογία. Τέλος, τα πειράματα διήρκησαν μια ώρα, αλλά τα επιθυμητά αποτελέσματα ήταν εμφανή από τα δέκα πρώτα λεπτά της εκχύλισης	el
heal.advisorName	Ξενίδης, Άνθιμος	el
heal.committeeMemberName	Ταξιάρχου, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Ξενίδης, Άνθιμος	el
heal.committeeMemberName	Ουσταδάκης, Πασχάλης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	134 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false