| 研究課題/領域番号 |
22K18885
|
|---|
| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
|
|---|
| 研究機関 | 東京大学 |
|---|
研究代表者 |
北田 敦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30636254)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
|
|---|
| キーワード | 金属電析 / グライム / スカンジウム / 金属回収 / スズ / 銀 / 電解液 / 常温電析 / 非水系金属電析 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
有価金属の回収とリサイクルが叫ばれているが、一方で鉱石などの原料から有価金属を生産するコストが高いものがある。本研究では生産コスト削減のための方法として、非水系金属電析の可能性を検討する。具体的には常温アルミニウム電析の経験をもつグライム系電解液をベースとして、アルミニウムとの合金を含むスカンジウムの電析挙動について調査する。塩化物系を中心に、塩の溶解度や電解液物性、電気化学挙動を明らかにした上で、電解液を電析試験に供する。
|
| 研究実績の概要 |
金属スカンジウムはアルミニウムに少量添加することで機械的強度や溶接性を飛躍的に高めることのできる大変有用な金属である。しかし現状の金属生産方法は高温乾式プロセスに限られ、中低温での湿式プロセスについての検討は十分でない。本研究では非水溶媒を用いたスカンジウム電析に挑戦した。
溶媒として安全性が高く安価なグライム類に注目した。スカンジウム塩として、酸化スカンジウムから容易に製造が可能な塩化スカンジウム(ScCl3)を用いた。
まず、溶解性に関する基礎データを収集した。溶解度は，最大0.3 mol/L程度であった．LiClを添加した系については，ScCl3 : LiClの比率を変更しても溶解が確認されたことから、複数種の錯体の存在が示唆される結果を得た。
溶解が確認された系について電気化学的挙動を調べた。ボルタンメトリーにおいて、スカンジウムの析出に対応すると思われる還元電流を観測した。しかし定電位電析試験において、金属スカンジウムの析出を裏付けるデータは得られなかった。定常的に大きな還元電流を得るためには今後さらなる検討が必要である。
上ではグライムを配位子として用いる金属電析を検討したが、金属電析における一般的課題として、排水処理や使用後の浴からの金属成分の相互分離回収があげられる。すなわち、新しい浴を考える上では、配位子の分解を必要としない、より簡便かつ省エネルギーな廃液処理および有価金属回収に資する浴設計も必要であるとの認識に至った。ケーススタディとして、濃厚塩化カルシウム水溶液をベースとしたスズ－銀合金電析浴を新規に設計し、金属成分の選択的回収に成功した。
|
