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New technology for sustainable aluminum

可持续铝新技术

基本信息

批准号：
21H04610
负责人：
長坂徹也
金额：
$ 27.12万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

アルミは鉱石からの製錬時に莫大な電力を必要とするため、金属として再利用する価値が大きい。そのためアルミのリサイクル率は90％を超えているが、これはあくまで量的な数値である。我々が日常的に使っているアルミ製品は、例外なく銅や亜鉛等の他元素を含むアルミ合金である。元来アルミは活性な金属であり、既存技術ではアルミからの合金元素除去は非常に困難であり、リサイクル回数が増えるほど合金元素の蓄積が起こるため、２次製品の質の劣化が進むのが実態である。現状では、再生アルミの最終用途は、大量の合金元素含有が許される自動車用エンジンブロック等の鋳造製品である。電気自動車の普及が進むと、内燃エンジンの需要は大きく減少し、アルミの最終用途が失われることになる。研究代表者らは、アルミスクラップを固体状態のまま溶融塩中で電解すると、Cu、Si、Fe等の合金成分をほぼ全て除去することができ、鉱石から新地金を製造する際の約３分の１以下の電力消費で純アルミに再生できることを提案した。本課題では、本法の有効性を実証すると共に、アルミの固体電解技術の電極反応機構他の諸元を明らかにし、革新的なアルミのアップグレードリサイクル技術の基礎を確立することを目的としている。2021年度は、鋳造用アルミ合金を陽極、純アルミを陰極とし、両電極が融解しない500℃前後の温度において、LiCl-KCl二元系溶融塩中で電解実験を行った。その結果、陽極からはアルミのみが溶融塩中に溶解し、陰極にはほぼ純粋なアルミが析出することが確認された。これによって本法の基本原理が確認でき、論文としてNatureに投稿した。

For example, if you want to use a metal, you can use it for a long time. 90% of the total number of cases. Our daily products contain copper, lead and other elements. It is very difficult to remove alloying elements from existing technologies due to the lack of active metals. The accumulation of alloying elements has increased. The quality of secondary products has deteriorated. The current situation is that the final use of recycling materials is that a large number of alloying elements contain a large number of products such as automotive products. The popularity of electric vehicles has increased, the need for internal combustion has decreased, and the end use of electric vehicles has decreased. The research representative proposed that the power consumption of about 3 minutes or less during the production of new gold should be pure and renewable by completely removing alloy components such as Cu, Si and Fe from the solid state solution. The object of the present invention is to establish the basis of the electrode reaction mechanism and other elements of the solid state electrolysis technology for the purpose of demonstrating the effectiveness of the method. In 2021, the anode, cathode and cathode of LiCl-KCl binary system were melted at temperatures around 500℃. As a result, it was confirmed that the anode and cathode were dissolved and precipitated in the solution. The basic principle of this method is confirmed.