¿Sabes qué sucede con una batería cuando se descarga? Las baterías recargables actuales contienen una mezcla de metales, algunos de los cuales se vuelven cada vez más escasos con el tiempo. Para permitir la reutilización de estos materiales críticos, es necesario encontrar nuevos y innovadores métodos de reciclaje de tecnologías de energía modernas como las baterías.
Cuanto más complejo es un dispositivo, más difícil es separar de manera efectiva sus componentes individuales. Para enfrentar este desafío, los científicos están desarrollando nuevas estrategias para separar un elemento de otro. Muchas de las técnicas de separación actualmente utilizadas requieren un consumo significativo de energía o componentes especializados y costosos.
Científicos del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) han desarrollado un método simple, novedoso y efectivo para separar iones metálicos de una mezcla de electrodos de batería simulada. Su proceso se basa en principios químicos fundamentales y no requiere sustancias químicas especializadas, agentes de unión, membranas ni solventes tóxicos. En cambio, utilizan gelatina comúnmente disponible que contiene un agente precipitante.
Este proceso se puede adaptar fácilmente. La estructura básica de gel es fácil de preparar y el agente precipitante, en este caso, una sal extremadamente común, puede variarse durante la síntesis dependiendo de los metales involucrados en el proceso de separación, lo que permite un uso personalizado.
«La belleza de este proceso radica en su simplicidad», dijo el científico de materiales del PNNL y autor correspondiente, Elias Nakouzi. «En lugar de depender de materiales costosos o especializados, lo mantuvimos al conocimiento básico del comportamiento de los iones. Y ahí es donde encontramos inspiración».
La separación funciona porque los diferentes iones se mueven a través del gel y forman sólidos en momentos diferentes. A medida que la mezcla pasa por un tubo lleno de gel, los iones metálicos precipitan en diferentes momentos. El metal que forma sólidos primero reacciona antes y consume el agente precipitante. El proceso continúa gradualmente con el metal más activo siguiente, hasta que todos los iones se separan.
La investigación actual, que está cubierta por una patente provisional, se centró en demostrar el concepto a pequeña escala. Se colocaron soluciones que contienen mezclas de litio, manganeso, cobalto y níquel, componentes importantes de materiales de batería, en la parte superior del gel. Luego, el líquido se pasó a través del gel, lo que resultó en la separación de iones.
En comparación con simplemente mezclar el agente precipitante e iones en una solución sin el gel, este método representa una mejora significativa. La simple mezcla produce sólidos que son una combinación casi igual de diferentes metales. Por otro lado, el proceso de separación basado en gel logra una pureza máxima del 96% para el ion final. Las investigaciones futuras se centrarán en la ampliación de este proceso para capacidades más grandes e identificar métodos eficientes para recuperar las sales separadas.
La simplicidad de este proceso lo convierte en una herramienta poderosa. Si bien este estudio se enfoca en la separación de iones de un sistema de batería modelo, este enfoque también es aplicable a otras mezclas de metales. Las investigaciones futuras explorarán diferentes fuentes no convencionales de materiales críticos.
Preguntas frecuentes:
1. ¿Qué se necesita para reciclar baterías?
Para reciclar baterías, es necesario encontrar nuevos y innovadores métodos de reciclaje de tecnologías de la energía como las baterías.
2. ¿Cómo descubrieron los científicos este nuevo método de separación de iones metálicos de las baterías?
Los científicos del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) desarrollaron un método simple y efectivo para separar iones metálicos de las baterías. Su proceso se basa en principios químicos fundamentales y utiliza gelatina comúnmente disponible que contiene un agente precipitante.
3. ¿Es complicado el proceso de separación?
No, el proceso de separación es simple y se puede adaptar fácilmente. La estructura básica de gel es fácil de preparar y el agente precipitante se puede variar dependiendo de los metales involucrados en el proceso de separación.
4. ¿Cómo funciona el proceso de separación de iones?
El proceso de separación se basa en el movimiento de los iones a través del gel, formando sólidos en momentos diferentes. Los iones metálicos precipitan en momentos diferentes, lo que permite su separación.
5. ¿Cuáles son los beneficios de este proceso?
El proceso de separación basado en gel es una mejora significativa en comparación con la simple mezcla del agente precipitante e iones. El proceso logra una pureza máxima de los iones.
Definiciones:
1. Baterías recargables: tecnología de energía que utiliza una mezcla de metales para almacenar energía eléctrica.
2. Ión: átomo o molécula que ha ganado o perdido un electrón, lo que resulta en una carga eléctrica.
3. Gelatina: una sustancia proteica de origen animal comúnmente utilizada en la industria alimentaria y farmacéutica.
4. Agente precipitante: una sustancia química que provoca la precipitación de otras sustancias de una solución en forma de sólidos.
Enlaces sugeridos:
1. Pacific Northwest National Laboratory (PNNL)
2. Pacific Northwest National Laboratory (PNNL)
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