Development of a highly efficient production and recycling process for metallic calcium using molten salt electrolysis

利用熔盐电解开发金属钙的高效生产和回收工艺

基本信息

批准号：
22K18880
负责人：
大内隆成
金额：
$ 4.16万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18880/
关键词：
カルシウム製錬リサイクル溶融塩電気化学

项目摘要

高純度金属カルシウム（Ca）の高効率・低環境負荷・低コスト製造およびリサイクル」を可能とする技術革新を目指した研究を行う。本研究が進展すると、先端デバイス、クリーンエネルギーデバイスなどに不可欠な希土類金属（レアアース）やチタンなどのレアメタルの製錬・精錬プロセス、およびリサイクルプロセスに革命を起こし、持続性と科学技術の発展が両立した社会の構築に大きく貢献する。高純度の金属Caを高効率に得る方法は存在しない。金属Caの高い反応性と、溶融塩への高い溶解度から、電解還元反応の電流効率は非常に低く、さらに、真空蒸留による不純物除去工程が必要なため、製造工程におけるエネルギー効率が低いことが課題である。本研究では、申請者が過去に取り組んでいた、溶融塩と金属Ca合金を用いる二次電池開発で得た知見を活かし、「Caの溶融塩への溶解現象の制御」により「高純度Caを高効率に製造可能とする革新的プロセスの開発」を目指す。これまでの研究では、実験設備および特殊な電気化学セルの設計と作製を行った。さらに、Caを高純度化する手法の基礎的検証を進めた。今後は高純度化技術の有効性を実証していく。

我们正在进行针对技术创新的研究，以实现高效率，低环境影响，低成本制造以及高纯度金属钙（CA）的回收利用。随着这项研究的进行，它将彻底改变稀有金属（例如稀土金属和钛）的冶炼和回收过程，这对于尖端的设备和清洁能源设备至关重要，并将为可持续性和科学技术发展的社会的建设做出很大贡献。没有方法可以获得高效率的高纯度金属Ca。由于金属Ca的反应性高和熔融盐中高溶解度的高反应性，因此电解还原反应的电流效率极低，此外，需要通过真空蒸馏进行杂质去除步骤，因此挑战是制造过程中的能效率很低。在这项研究中，我们利用了使用熔融盐和金属CA合金从先前开发的二级电池开发中获得的知识，并旨在“开发一种创新的过程，使高纯度CA能够通过“控制熔融盐中的Ca的溶解现象来产生高效率”。先前的研究已经设计和制造了实验设备和专门的电化学细胞。此外，对增加CA纯度的方法的基本验证也得到了验证。将来，我们将展示高纯度技术的有效性。