Dissertação

{pt_PT=Recycling of  NiMH Batteries from Hybrid Vehicles} {} EVALUATED

{pt=Os primeiros veículos híbridos elétricos vendidos no início dos anos 2000 já chegaram ao fim de vida e atrairam atenção para a reciclagem das baterias de níquel-hidreto metálico (Ni-MH). O objectivo deste trabalho foi caracterizar um modulo esgotado de Ni-MH para desenvolver um processo de reciclagem por hidrometalurgia. O módulo foi descarregado e desmantelado manualmente. A caracterização incluiu balanço mássico, caracterização estrutural e morfológica dos elétrodos, bem como a análise elementar. O módulo era composto por 30 células cilíndricas contendo metais (85%), plásticos (6%) e eletrólito de Na(OH) (6%). Os materiais valiosos estavam concentrados nos elétrodos. O cátodo representava 31,8% do peso duma célula e era constituido pelo material ativo agarrado a uma rede metálica 3D. Por difração de raios X verificou-se que a rede era níquel metálico, enquanto o pó correspondia à fase de Ni(OH)2. A análise elementar indicou uma composição de 73,3% Ni, 5,1% Co, 0,21% Al, 0,15% Mn e 32,6% OH. O ânodo representava 35,9% do peso e consistia numa grelha de níquel, revestida por uma liga para armazenamento de hidrogénio de tipo LaNi5 com composição 54,5% Ni, 11,6% Co, 4,2% Al, 6,2% Mn, 6,7% Ce, 5,4% La, 0,6% Pr and 2,1% Nd. As melhores condições de lixiviação foram atingidas após de 3 horas com 1M H2SO4, 25°C e um rácio de líquido-para-sólido de 20 L/kg. Desta forma foi possível lixiviar 100% do níquel, cobalto e terras raras do ânodo e o Ni(OH)2 do cátodo. O niquel métalico que não foi lixiviado pode ser diretamente reutilizado., en=The first Hybrid Electric Vehicles put on the market on the early 2000's are reaching their end-of-life, raising the problem of the nickel-metal hydride batteries packs recycling. This work aims at developing an hydrometallurgical recycling process through a physical and chemical characterization of a Ni-MH module. The module was discharged and manually dismantled. Characterization included mass balance, structural and morphological characterization of the electrodes and elemental analysis. The module consisted of 30 cylindrical cells and was made of metals (85%), plastics (6%) and NaOH electrolyte (6%). Valuable materials were concentrated in the electrodes. The cathode accounted for 31.8% of a cell weight and consisted of a 3D-mesh supporting the active powder. X-Ray Powder Diffraction showed that the mesh was made of metallic nickel, while the powder corresponded to Ni(OH)2 phase. Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy indicated a composition of 73.3% Ni, 5.1% Co, 0.21% Al, 0.15% Mn and 32.6% OH. The anode accounted for 35.9% of a cell weight and consisted of a nickel 2D-grid, supporting an hydrogen storage alloy of LaNi5-type and composed of 54.5% Ni, 11.6% Co, 4.2% Al, 6.2% Mn, 6.7% Ce, 5.4% La, 0.6% Pr and 2.1% Nd. The optimal leaching conditions were found to be 1M H2SO4, at 25°C, for 3 hours, with a liquid-to-solid ratio of 20 L/kg. It allowed to dissolve 100% of Ni, Co and Rare Earth Elements of the anode and the Ni(OH)2 powder from the cathode. The cathode undissolved metallic nickel can be used directly by the metal industry. }
{pt=baterias de níquel-hidreto metálico, veículos híbridos elétricos, caracterização, lixiviação, en=Ni-MH batteries, HEVs, recycling, characterization, leaching}

Julho 26, 2019, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Fernanda Maria Ramos da Cruz Margarido

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado