Макс Планкийн Тогтвортой Материалын Хүрээлэнгийн эрдэмтэд батерей, соронз, зэвэрдэггүй ганд зориулж никель гаргаж авах CO2-гүй, эрчим хүч хэмнэх аргыг боловсруулжээ.
Чулуужсан түлшнээс цахилгаан руу шилжих нь CO2 ялгарлыг бууруулах, улмаар уур амьсгалын өөрчлөлтийг хязгаарлах гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Никель нь цахилгаанжуулалтад, ялангуяа тээвэр, аж үйлдвэрийн салбарт зайлшгүй шаардлагатай. Никель нь батерей, соронз, зэвэрдэггүй ган үйлдвэрлэхэд шаардлагатай. Урьдчилсан мэдээгээр никелийн эрэлт 2040 он гэхэд хоёр дахин нэмэгдэх төлөвтэй байна. Гэсэн хэдий ч уламжлалт никелийн үйлдвэрлэл нь одоогоор нэг тонн никелийн хувьд 20 орчим тонн CO2 үүсгэдэг бөгөөд энэ нь байгаль орчинд ихээхэн дарамт учруулдаг. Дюссельдорф дахь Макс Планкийн Тогтвортой Материалын Хүрээлэнгийн (MPI-SusMat) эрдэмтэд одоо нээлт хийжээ. Тэд өмнө нь үл тоомсорлогдсон, бага агуулгатай хүдрийг ашиглах боломжийг олгодог CO2-гүй, эрчим хүчний хэмнэлттэй никелийн олборлолтын процессыг боловсруулсан.
"Хэрэв бид уламжлалт аргаар никель үйлдвэрлэж, цахилгаанжуулалтад ашигласаар байвал байгаль орчны ачааллыг тээврийн салбараас металлургийн салбар руу шилжүүлж байна" гэж MPI-SusMat-ийн докторын зэрэг хамгаалсан, уг нийтлэлийн анхны зохиогч Убайд Манзур тайлбарлав. Тэрээр хамтран ажиллагсадтайгаа хамтран хүдрээс никелийг нэг алхамаар, бүхэлдээ нүүрстөрөгчгүйгээр устөрөгчийн плазм ашиглан гаргаж авах аргыг боловсруулсан. Никелийн хүдрийг олборлох, тээвэрлэх явцад үүссэн CO2 ялгарлыг тооцоход шинэ процесс нь CO2 ялгарлыг 84 хувиар бууруулдаг. Цаашилбал, уламжлалт аргаар шаардлагатай хүдрийг дахин дахин халаах, хөргөхөөс зайлсхийдэг тул сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрийг ашиглах үед энэ процесс нь 18 хувь хүртэл илүү эрчим хүчний хэмнэлттэй байдаг.
Өнөөг хүртэл энэ салбар нь голчлон өндөр агуулгатай хүдрээс хамааралтай байсан, учир нь бага агуулгатай хүдрээс никель гаргаж авах нь техникийн хувьд хамаагүй хэцүү байдаг. Никель нь нарийн төвөгтэй силикат эсвэл төмрийн исэлд байдаг. Тиймээс уламжлалт процессууд нь хэд хэдэн эрчим хүч их шаарддаг үе шатуудыг шаарддаг: шатаах, хайлуулах, ангижруулах, цэвэршүүлэх. Макс Планкийн эрдэмтэд шинэ процессоороо дэлхийн никелийн нөөцийн 60 орчим хувийг эзэлдэг бага агуулгатай хүдрийг нэг цахилгаан нуман зууханд ферроникель гэгддэг өндөр агуулгатай никелийн бүтээгдэхүүн болгон боловсруулж чадна.
"Устөрөгчийн плазмыг ашиглан цахилгаан нуман зуухны термодинамикийг хянаснаар бид эрдэс бодисын нарийн төвөгтэй талст бүтцийг катализаторгүйгээр ч гэсэн энгийн ионы хэлбэрт хувиргаж чадсан" гэж MPI-SusMat-ийн бүлгийн удирдагч, судалгааны холбогдох зохиогч профессор Иснальди Соуза Филхо тайлбарлав.
Энэ үйл явц нь зөвхөн ялгарал болон эрчим хүчний хэрэглээг бууруулаад зогсохгүй ашиглах боломжтой никелийн хүдрийн хүрээг тэлж, эдийн засаг болон байгаль орчны аль алиных нь хувьд ашигтай юм. Дараагийн алхам бол үйл явцыг үйлдвэрлэлийн зориулалтаар өргөжүүлэх явдал юм. "Хүдрийн бууралт нь хайлалтын бүхэл бүтэн баннаар биш, зөвхөн урвалын гадаргуу дээр явагддаг. Тиймээс үйлдвэрлэлийн хэмжээнд хэрэгжүүлэхийн тулд бууруулаагүй хайлмал нь урвалын гадаргуу дээр тасралтгүй хүрэх нь чухал юм" гэж Манзур хэлэв. "Үүнийг өндөр гүйдлийн цахилгаан нум, цахилгаан соронзон хутгах систем, хийн импульс ашиглан хийж болно." Эдгээр аргууд нь үйлдвэрлэлд аль хэдийн нэвтэрсэн бөгөөд энэ нь одоо байгаа үйлдвэрлэлийн байгууламжуудтай нэгтгэх боломжийг хөнгөвчилдөг.
Ногоон никель үйлдвэрлэх шинэ процесс нь тээврийн салбарыг байгаль орчинд ээлтэй цахилгаанжуулах үндэс суурийг тавьж байна. Үүссэн ферроникельийг зэвэрдэггүй ган үйлдвэрлэлд шууд эсвэл цаашдын боловсруулалтын дараа батерейны материал болон өндөр хүчин чадалтай соронзонд ашиглаж болно. Бууруулах процессын явцад үүссэн шаарыг дахин ашиглаж болно, жишээлбэл, барилгын салбарт цемент эсвэл тоосгонд. Энэ процессыг мөн кобальт зэрэг бусад металлд шилжүүлэх боломжтой бөгөөд энэ нь цахилгаан хөдөлгөөн болон эрчим хүчний хадгалалтад гол үүрэг гүйцэтгэдэг.
Жинхэнэ хэвлэл
У. Манзур, Л. Мухика Ронсери, Д. Раабе, IR Соуза Филхо: Устөрөгч дээр суурилсан ангижруулалтын тусламжтайгаар тогтвортой никель үйлдвэрлэх. In: Nature (2025), DOI: 10.1038/s41586-025-08901-7
бас унш
Газрын ховор элемент: дугуй эдийн засаг руу чиглэсэн анхны тодорхой алхамууд | Пугналом
