2015 Fiscal Year Research-status Report
種々のバイポーラ―膜を用いる新規電気透析プロセスの開発とLi電池再生工程への応用
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15K06537
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
高橋 博 秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70197169)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | リチウム / コバルト / 電気透析 / バイポーラ―膜 / 選択分離 / リサイクル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Liイオンバッテリー硝酸浸出液からのLiとCoの分離回収を目指したバイポーラ―膜を用いる新規分離システムの構築を目的とし，今年度はバイポーラ―膜の分離特性の測定，さらには処理能力の向上を目指したスタック化に関する検討を行った。
はじめに，標準的なイオン交換膜におけるLiとCoの分離能を測定するために，SELEMIN CMVを用いて種々の条件におけるLiとCoの膜透過速度を測定した。その結果，LiあるいはCo単成分系で膜透過速度を測定した場合には，いずれのイオンについても膜透過速度は電流密度の増加に伴って増加し，輸率はほぼ100%であることが分かった。次にLiとCo混合系において，種々の条件の下で膜透過速度を測定すると共に分離係数を求めたところ，標準的なイオン交換膜における分離係数は3程度を示し，この結果から分離能を上げるには多段化による運転が不可欠であることが分かった。
次に，カチオン層とアニオン層の荷電密度が異なるバイポーラ―膜（NEOSEPTA CIMS)を用いて先の実験と同様にLiとCoの膜透過速度ならびに分離係数の測定を行った。はじめに，LiあるいはCo単成分系における膜透過速度の電流密度依存性を測定したところ，どちらのイオン種とも電流密度の増加に伴い膜透過速度も増加したが，Coの場合には槽電圧が２倍となる結果を得た。次にCo-Li混合系でバイポーラ―膜を用いた電気透析法により実験を行った。その結果，LiとCoの分離挙動は単成分系の結果とは大きく異なり，単膜で分離を行った場合でも両イオン種の選択的な分離が行われた。
さらに，処理量の増加を目的としスタック化を行って実験を行った。その結果，単膜の場合と同様に高い分離係数の下で分離が進行するとともに，理論解析の結果とほぼ同様の結果が得られた。このことから，スタック化の効果が実験的ならびに理論的にも明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当期における計画通りに研究が進行し，システム設計に係る基本データが得られている。
特に，バイポーラ―膜を用いた場合のLiとCoの分離係数は比較的高く，当初の期待通りの性能が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は，CoとLi混合液から分離を行った得られるLiCl水溶液あるいはLiNO3水溶液から，水解促進型のバイポーラ―膜ならびに陰イオン交換膜を用いてLiOHさらにはHClあるいはHNO3を製造するプロセスの検討に入る。
主な項目として，１）水解促進用バイポーラ―膜の水解速度の測定，２）膜の配置とセル構造の決定，３）速度論解析を予定している。
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| Causes of Carryover |
実験装置製作に係るアクリル部材ならびに電極材に関し，一部調達コストが低下したこと，また，原子吸光分析で使用するホローカソードランプに関し，以前使用していた機種からの流用を行ったことが主な要因である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度，新たな装置の設計，製作に入るため，アクリル部材，電極，配管部材等の新たな調達，さらには旧機種で使用していたランプの点灯時間が保証時間に達することが予測されることから，今年度これらに関する支出に主に充当する予定である。
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Research Products
(1 results)
