Phương pháp mới cho phép tái chế bền vững đất hiếm từ máy điện phân
tác giả: Philomena Konstantinidis, Đại học Công nghệ và Khai khoáng Freiberg
Nguồn: Tạp chí Luyện kim Bền vững (2025). DOI: 10.1007/s40831-025-01080-9
Các ô điện phân hydro chứa kim loại đất hiếm. Sau khi ô điện phân hoàn thành nhiệm vụ của mình, vật liệu được sử dụng trong ô hiện tại sẽ trở thành thép phế liệu. Một nhóm nghiên cứu tại TU Bergakademie Freiberg hiện đang nghiên cứu cách thu hồi vật liệu tái chế từ các ô điện phân đã qua sử dụng để có thể sử dụng trực tiếp cho các ô mới. Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Luyện kim Bền vững.
Cơn sốt hydro khiến chúng trở thành nguyên liệu thô được săn đón cho tương lai của năng lượng: cái gọi là các kim loại đất hiếm như scandium, lanthanum và xeri. Nguyên nhân là do các ô điện phân oxit rắn để sản xuất hydro chứa khoảng 150 kg kim loại đất hiếm trên mỗi mô-đun 10 megawatt.
Theo kết quả mới nhất từ nhóm nghiên cứu tại TU Bergakademie Freiberg, những kim loại này có thể được thu hồi từ các điện cực của ô điện phân bằng các quy trình thủy luyện—và do đó có thể tái sử dụng trong tương lai thay vì nguyên liệu thô chính.
Các nhà nghiên cứu đã trình diễn phương pháp tái chế mới của họ trong phòng thí nghiệm. "Các kết quả hiện được công bố đã được thực hiện trên quy mô nhỏ là 0,2 gam vật liệu ô cho mỗi lần thử nghiệm, nhưng chúng tôi đang tiến hành chuyển các kết quả sang quy mô phòng thí nghiệm lớn hơn hiện tại lên tới 50 gam", nhà nghiên cứu Tiến sĩ Pit Völs cho biết.
Nhóm nghiên cứu trong phòng thí nghiệm trong khi lấy mẫu. Từ trái sang phải: Tiến sĩ Pit Völs, Tiến sĩ Lesia Sandig. Tín dụng: TU Bergakademie Freiberg
Xử lý thân thiện với môi trường đối với các kim loại theo yêu cầu
Nhóm nghiên cứu tập trung vào các phương pháp tái chế thủy luyện, đặc biệt là phương pháp ngâm chiết, trong đó các oxit kim loại được chuyển vào dung dịch nước. "Để thực hiện điều này, trước tiên chúng tôi tách cơ học hỗn hợp điện cực và chất điện phân rắn khỏi thép, được sử dụng làm lớp phân tách và để tiếp xúc điện giữa các ô", Tiến sĩ Völs giải thích. "Sau đó, chúng tôi sử dụng axit để ngâm chiết các kim loại đất hiếm khỏi các điện cực, mà chúng tôi đang nghiên cứu".
Trong quá trình tiếp theo của dự án, các kim loại đất hiếm sau đó sẽ được tách ra khỏi nhau bằng các hóa chất thân thiện với môi trường và được tái chế. Phương pháp tái chế được phát triển cũng sẽ được đánh giá bằng cách sử dụng đánh giá vòng đời dựa trên mô phỏng.
Biến cũ thành mới
Kết quả thu được trong dự án nghiên cứu GrInHy3.0 cùng với các đối tác trong ngành. Mục tiêu chung là phát triển một công nghệ mới để sản xuất hydro trong các ô điện phân oxit rắn, như người đứng đầu dự án tại TU Bergakademie Freiberg, Giáo sư Alexandros Charitos, giải thích. "Công nghệ này sẽ giúp đưa kim loại tái chế trở lại chu trình vật liệu. Về lâu dài, điều này sẽ giảm thiểu tác động đến môi trường của dòng chất thải trong tương lai phát sinh trong quá trình sản xuất hydro".
Công nghệ sản xuất hydro sẽ được xác nhận trong điều kiện vận hành thực tế tại các cơ sở thử nghiệm của các đối tác dự án, nhà sản xuất máy điện phân Sunfire SE và nhà sản xuất thép Salzgitter Flachstahl GmbH, trong ba năm tới. Nhà máy dự kiến sẽ sản xuất 14 kg hydro mỗi giờ trong tương lai.
Thông tin thêm: Pit Völs et al, Leaching of Solid Oxide Electrolyzer Cells for a Circular Hydrogen Economy, Tạp chí Luyện kim bền vững (2025). DOI: 10.1007/s40831-025-01080-9
Được cung cấp bởi Đại học Công nghệ và Khai khoáng Freiberg
