Motoren des Wandels: Wissenschaftler gewinnen seltene Erden aus Elektro- und Hybridfahrzeugmotoren zurück | 2020

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Anonim

Marion Emmert, Assistenzprofessorin für Chemie, Chemieingenieurwesen und Maschinenbau am WPI, und Postdoc-Stipendiatin H.M. Dhammika Bandara forscht im Gateway Park des WPI in einem speziell ausgestatteten Labor, einer der einzigen Einrichtungen dieser Art im Land.

Dort hat das Paar die neuartige Methode entwickelt, um Antriebseinheiten und Elektromotoren zu verarbeiten, um Seltenerdelemente - insbesondere Neodym, Dysprosium und Praseodym - chemisch von anderen Materialien zu trennen, aus denen die Geräte hergestellt werden. Ziel ist es, seltene Erden, die sonst verloren gehen würden, nachhaltig und effizient zu recyceln.

Um den Prozess zu testen, zerlegten die WPI-Forscher die Antriebseinheit (die den Elektromotor und andere Komponenten des Antriebsstrangs enthält) eines vollelektrischen Chevrolet Spark-Fahrzeugs in mehrere Teile und zerkleinerten die Teile. Mithilfe eines zweistufigen chemischen Extraktionsprozesses konnten sie die Seltenerdelemente trennen und auch andere wiederverwertbare Materialien, einschließlich Stahlspäne und andere nützliche Materialien, aus den Antriebseinheiten zurückgewinnen.

Die Forscher sagen, die Technologie habe das Potenzial, eine alternative Quelle für Seltene Erden zu sein, was den Import dieser lebenswichtigen Elemente aus China verringern könnte, das derzeit etwa 97 Prozent der für die Herstellung verwendeten Seltenen Erden liefert. Da Magnete, die seltene Erden enthalten, in einer Vielzahl von Technologien verwendet werden, darunter Elektromotoren, Windturbinen und medizinische Bildgebungsgeräte, einschließlich MRI-Scannern, könnten Hersteller die Nachhaltigkeit ihrer Produkte durch Recycling dieser Materialien verbessern.

"Die Tatsache, dass China die meisten betriebsfähigen Trennanlagen auf der Welt hat, ist ein großes Problem für die Vereinigten Staaten", sagte Emmert. "Große Autohersteller sind bei der Herstellung von Autos auf die Magnete angewiesen, die aus diesen Elementen bestehen. Daher ist es äußerst wichtig, dass sich hier Technologien zur Rückgewinnung und Trennung von Seltenen Erden durchsetzen."

Emmert merkte auch an, dass die Vereinigten Staaten seit langer Zeit nicht mehr in die Rückgewinnung von Seltenen Erden investiert haben. "In den letzten 20 Jahren haben die Vereinigten Staaten Wissen und Fachwissen darüber verloren, wie diese Materialien abgebaut, geborgen und getrennt werden können", sagte Emmert. "Wir hoffen, dass sich dies ändert und dass die Vereinigten Staaten weniger von fremden Ländern abhängig werden, um Seltenerdelemente wiederzugewinnen."

Die Abteilung für geistiges Eigentum und Innovation von WPI hat ein vorläufiges Patent für die Rückgewinnungstechnologie angemeldet und beginnt mit der Vermarktung der Technologie in der Hoffnung, einen Lizenznehmer zu finden.

Die Forschungsergebnisse stammen aus dem Frühjahr 2014, als WPI von der US-Armee mit einem Preisgeld in Höhe von 7,4 Millionen US-Dollar für mehrere Universitäten als federführende Institution ausgezeichnet wurde, die die Entwicklung neuer metallurgischer Methoden und neuer Leichtmetalllegierungen unterstützte, um den Militärbau effektiver und effizienter zu gestalten langlebige Fahrzeuge und Systeme. Ein Teil dieser Forschung untersuchte Methoden zur Gewinnung von Seltenerdelementen aus Erzen, die außerhalb Chinas gefunden wurden, und zur Gewinnung dieser Elemente aus recycelten Materialien.

Der Artikel von Emmert und Bandara über das Recycling von Seltenen Erden mit dem Titel Seltene Erden aus Altmotoren nach den Prinzipien der umweltfreundlichen Chemie wurde kürzlich in veröffentlicht Grüne Chemie .