Έλεγχος συνθηκών ηλεκτροχημικού διαχωρισμού μεταλλικών στοιχείων από απόβλητα μπαταριών λιθίου - ιόντων

Βαδραχάνη, Μαρίνα; Vadrachani, Marina

dc.contributor.author	Βαδραχάνη, Μαρίνα	el
dc.contributor.author	Vadrachani, Marina	en
dc.date.accessioned	2023-11-01T08:48:10Z
dc.date.available	2023-11-01T08:48:10Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58269
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25965
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ηλεκτροχημική εναπόθεση	el
dc.subject	Κοβάλτιο	el
dc.subject	Ανακύκλωση	el
dc.subject	Μπαταρίες λιθίου-ιόντων	el
dc.subject	Ενέργεια	el
dc.subject	Electrochemical deposition	en
dc.subject	Cobalt	en
dc.subject	Recycling	en
dc.subject	Lithium-ion batteries	en
dc.subject	Energy	en
dc.title	Έλεγχος συνθηκών ηλεκτροχημικού διαχωρισμού μεταλλικών στοιχείων από απόβλητα μπαταριών λιθίου - ιόντων	el
dc.title	Evaluation of electrochemichal seperation conditions of metals from lithium-ion battery waste	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	ηλεκτροχημεία	el
heal.classification	electrochemistry	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-07-05
heal.abstract	Στη σύγχρονη κοινωνία, οι μπαταρίες αποτελούν βασική πηγή ενέργειας, καθώς χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα προϊόντων και συσκευών από μεγάλο αριθμό καταναλωτών και επαγγελματιών. Η παγκόσμια αγορά μπαταριών αυξάνει τον κύκλο εργασιών της μέρα με τη μέρα και η τάση αυτή αναμένεται να συνεχιστεί, λόγω της ανάπτυξης ολοένα και πιο καινοτόμων ηλεκτρονικών συσκευών αλλά και αμαξιών. Τα περιβαλλοντικά προβλήματα που σχετίζονται με τις μπαταρίες λιθίου ιόντων (Li – ion) οφείλονται κυρίως στα υλικά που περιέχουν. Οι κύριες περιβαλλοντικές επιπτώσεις εμφανίζονται τόσο κατά τα στάδια της παραγωγής όσο και κατά τη διαχείριση των αποβλήτων. Το πρόβλημα της διαχείρισης των στερεών αποβλήτων στις σύγχρονες κοινωνίες έχει μεγιστοποιηθεί, προκαλώντας διάφορες περιβαλλοντικές, κοινωνικές και αισθητικές επιβαρύνσεις στο περιβάλλον. Είναι πλέον σαφές ότι η αντιμετώπιση του προβλήματος έχει να κάνει σε μεγάλο βαθμό με την πρόληψη της ρύπανσης, δηλαδή την αποφυγή των στερεών αποβλήτων στην πηγή γέννησής τους. Άλλωστε, αυτή είναι η σύγχρονη αντίληψη διαχείρισης του περιβάλλοντος, όπως αποτυπώνεται και στη νομοθεσία της ΕΕ. Οι χρησιμοποιημένες μπαταρίες ιόντων λιθίου (LIB) θεωρούνται σημαντικός δευτερογενής πόρος για την υψηλή περιεκτικότητά τους σε πολύτιμα συστατικά, όπως το λίθιο και το κοβάλτιο. Επί του παρόντος, οι μελέτες επικεντρώνονται τόσο στην ανακύκλωση των ηλεκτροδίων καθόδου όσο και της ανόδου. Στην παρούσα εργασία, με βάση τα αποτελέσματα της ανάλυσης της υψηλής ποσότητας λιθίου και κοβαλτίου που περιέχεται στο ηλεκτρόδιο καθόδου, εφαρμόστηκε η διαδικασία έκπλυσης με οξύ με απώτερο σκοπό την ανακύκλωση λιθίου από ηλεκτρόδια καθόδου χρησιμοποιημένων LIB. Πιο συγκεκριμένα, σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας ήταν μέσα από μια σειρά χημικών και ηλεκτροχημικών διαδικασιών να απομονωθεί μεταλλικό κοβάλτιο από απόβλητα μπαταριών. Υδροχλωρικό οξύ εισήχθη ως αντιδραστήριο έκπλυσης και υπεροξείδιο του υδρογόνου ως αναγωγικό μέσο. Ζητούμενο ήταν να βρεθούν η κατάλληλη διαδικασία και οι ακριβείς συνθήκες ηλεκτραπόθεσης κοβαλτίου από το διάλυμα που παρασκευάστηκε. Για να γίνει αυτό, διεξάχθηκαν πολλές αναγνωριστικές βολταμετρίες για έλεγχο συμπεριφοράς των διαλυμάτων, ύστερα βολταμετρίες για διαφορετικές τιμές pH σε διαφορετικές θερμοκρασίες, έτσι ώστε με αυτό τον τρόπο να επιλεχθούν οι βέλτιστες συνθήκες εναπόθεσης. Ύστερα, έγιναν ηλεκτροαποθέσεις για διαφορετικούς χρόνους και τρόπους επιβολής τάσης. Το εναπομένον διάλυμα αναμένεται μετά την απομόνωση του κοβαλτίου να είναι πλέον πλούσιο σε ιόντα λιθίου, έτοιμο να ανακτηθούν με άλλες διαδικασίες. Η εξάντληση των φυσικών πόρων και οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις είναι οι κύριοι λόγοι που οδήγησαν στην πραγματοποίηση αυτής της εργασίας. Σκοπός είναι να παρουσιαστεί μια μελέτη σχετικά με την ανακύκλωση των μπαταριών και των συσσωρευτών και επίσης να αναφερθούμε στους κινδύνους των υλικών που περιέχονται σε αυτές, παρουσιάζοντας τα αποτελέσματα και τις επιπτώσεις που μπορεί να προκύψουν στον άνθρωπο και το περιβάλλον αν δεν γίνεται ανακύκλωση.	el
heal.abstract	In modern society, batteries are an essential energy source, used in a wide range of products and devices by a large number of consumers and professionals. The global market for batteries is increasing its turn over day by day and this trend is expected to continue, due to the development of new consumer electronics devices. The environmental problems associated with Li – ion batteries are mainly due to the materials they contain. The main environmental impacts occur during the stages of production and waste management. The problem of solid waste management in modern societies with very high standard of living has been exploded causing various environmental, social and aesthetic burdens. It is now clear that addressing the problem has largely to do with the prevention of pollution, namely the avoidance of solid waste at the source of their birth. Besides, this is the modern management concept for the environment, as also illustrated in EU legislation. Spent lithium-ion batteries (LIBs) are considered as an important secondary resource for its high contents of valuable components, such as lithium and cobalt. Currently, studies mainly focus on the recycling of cathode electrodes. In the present work, based on the results of the analysis of the high amount of lithium and cobalt contained in the cathode electrode, the acid leaching process was applied with the ultimate goal of recycling lithium from cathode electrodes of used LIBs. More specifically, the aim of this thesis was to isolate metallic cobalt from battery waste through a series of chemical and electrochemical processes. Hydrochloric acid was introduced as the leaching reagent and hydrogen peroxide as the reducing agent. The challenge was to find the appropriate procedure and the exact conditions for cobalt electrodeposition from this solution. In order to do this, several voltammetries were carried out to check the behavior of the solutions, and then voltammetries were done for different pH at different temperatures, so that we could decide on the optimum deposition conditions. After that electrodepositions were performed for different durations and modes of voltage application. The depletion of natural resources and environmental impact are the main reasons that led to this study. Its purpose is to try to present crucial information on how to recycle batteries and the benefits of it, and also to mention the hazards of the materials contained in them, by showing the results and effects that can occur in humans and the environment from the improper recycling.	en
heal.advisorName	Χριστοφόρου, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Χριστοφόρου, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Κόλλια, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Χατζηθεοδωρίδης, Ηλίας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	100 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false