أخبار ar.wedoany.com، كشفت وثيقة طلب براءة اختراع حديثة قدمتها شركة آبل عن ابتكارها عملية كهروكيميائية قادرة على استخلاص ألومنيوم عالي النقاء من سبائك الألومنيوم المستهلكة عند درجات حرارة منخفضة تصل إلى 125 درجة مئوية، وتشمل المواد الخام رقائق المعادن الناتجة عن عمليات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC).
تعتمد هذه التقنية على استخدام ملح إلكتروليت منصهر قائم على كلوريد الألومنيوم (AlCl₃) مقترنًا بعملية التكرير الكهروكيميائي (Electrorefining) لفصل وتنقية عنصر الألومنيوم من سبائك الألومنيوم المستهلكة. وبالمقارنة مع عمليات تنقية الألومنيوم التقليدية، تنخفض درجة حرارة التشغيل في هذا المخطط بشكل كبير، حيث يمكن تشغيله عند درجات حرارة أقل من 200 درجة مئوية، و150 درجة مئوية، بل وحتى 125 درجة مئوية، مع إمكانية خفض درجة الحرارة في بعض التطبيقات بشكل أكبر.
أشارت آبل إلى أن عمليات إعادة تدوير الألومنيوم الحالية تواجه عادةً مشاكل مثل ارتفاع استهلاك الطاقة وكبر حجم الاستثمارات في المعدات. فعملية Hoopes التقليدية، رغم قدرتها على إنتاج ألومنيوم عالي النقاء، إلا أن تكلفتها الإجمالية مرتفعة، بينما تواجه طرق مثل التصلب التدريجي صعوبة في إزالة عناصر مثل المنغنيز والكروم الشائعة في سبائك الألومنيوم. ونتيجة لذلك، غالبًا ما يتم إعادة معالجة نفايات سبائك الألومنيوم من مصادر مختلفة إلى سبائك عامة منخفضة القيمة.
في المخطط الذي اقترحته آبل، تتمثل الطريقة الأساسية في استخدام سبائك الألومنيوم المستهلكة كقطب موجب (أنود) والألومنيوم النقي كقطب سالب (كاثود)، ووضعهما معًا في خلية كهروكيميائية تحتوي على ملح إلكتروليت منصهر قائم على كلوريد الألومنيوم. عند تمرير التيار الكهربائي، يتأكسد الألومنيوم الموجود في النفايات إلى أيونات ألومنيوم تدخل الملح المنصهر، ثم تترسب على القطب السالب كألومنيوم نقي، بينما تبقى الشوائب مثل النحاس والحديد والسيليكون والمنغنيز والكروم إلى حد كبير في جانب القطب الموجب. ونظرًا لأن هذا المخطط لم يعد يعتمد على فرق الكثافة في طبقة الألومنيوم المنصهر التقليدية للفصل، يمكن أن تأتي مواد الألومنيوم الخام المستهلكة بأشكال متعددة، بما في ذلك رقائق الألومنيوم وألواح الألومنيوم وسبائك الألومنيوم ورقائق تصنيع CNC المضغوطة.
يتمتع هذا المخطط بمرونة تشغيلية عالية. لا تحتاج عملية التحليل الكهربائي إلى الاستمرار حتى النهاية، بل يمكن إيقافها مؤقتًا أو إعادة تشغيلها وفقًا لحالة إمدادات الطاقة. يتوقف التفاعل بمجرد إيقاف تطبيق الجهد الكهربائي، ويستمر عند استعادة الطاقة، مما يعني أن المصنع يمكنه تعديل وتيرة الإنتاج وفقًا لتقلبات أسعار الكهرباء أو توفر الطاقة المتجددة.
في تصميم الإلكتروليت، تستخدم آبل كلوريد الألومنيوم كمادة أساسية، ويمكن إضافة إضافات مثل كلوريد الصوديوم أو كلوريد البوتاسيوم أو كلوريد المغنيسيوم لخفض درجة انصهار خليط الملح المنصهر بشكل أكبر، مع تقليل تكوين الهياكل الشجرية على أسطح الأقطاب الكهربائية. تصف وثيقة براءة الاختراع أيضًا تصاميم مناسبة للتوسع الصناعي، حيث يمكن للنظام استخدام هيكل يتكون من أقطاب موجبة متعددة من الألومنيوم المستهلك وأقطاب سالبة متعددة من الألومنيوم النقي مرتبة بالتناوب لزيادة قدرة المعالجة. مع الاستهلاك التدريجي لمادة القطب الموجب والترسيب المستمر للألومنيوم النقي على القطب السالب، يمكن استبدال الأقطاب الكهربائية ذات الصلة مع الحفاظ على إحكام إغلاق النظام. نظرًا لأن كلوريد الألومنيوم يتمتع بضغط بخار مرتفع، تقترح آبل تشغيل نظام التحليل الكهربائي بأكمله في بيئة مغلقة لتقليل فقدان الإلكتروليت بالتبخر، ويمكن لبعض التطبيقات العمل حتى في ظروف ضغط جوي أقل من المستوى القياسي.
على عكس طرق التبلور التدريجي التقليدية عالية الاستهلاك للطاقة، يمكن لعملية آبل هذه إزالة العناصر الشائعة في سبائك الألومنيوم مثل النحاس والزنك والمغنيسيوم والسيليكون والحديد والتيتانيوم والكروم والليثيوم والزركونيوم والمنغنيز بشكل أكثر فعالية، وهذه العناصر هي العقبات الرئيسية التي تمنع إعادة تدوير الألومنيوم المستهلك في المنتجات الإلكترونية عالية الجودة. تشير آبل إلى أن سبائك الألومنيوم المختلفة تُضاف إليها عناصر متنوعة لتلبية متطلبات القوة ومقاومة التآكل والمظهر، وعندما تختلط أثناء التصنيع أو في نهاية العمر الافتراضي، يصبح فصلها اقتصاديًا إلى فئات سبائك عالية القيمة أمرًا صعبًا، وغالبًا ما يتم خفض درجتها لاستخدامها في سوق المسبوكات منخفضة الجودة.
بالنسبة لآبل، تكمن أهمية هذه التقنية في أن بيئة التصنيع الخاصة بها تولد كميات كبيرة من رقائق التصنيع عالية الجودة. إذا أمكن تنقية هذه النفايات إلى ألومنيوم معاد تدويره يفي بالمعايير الصارمة، فإن كفاءة إعادة تدوير المواد في الحلقة المغلقة ستتحسن بشكل ملحوظ. ترى آبل أنه إذا أمكن تحقيق تنقية عالية النقاء لسبائك الألومنيوم المستهلكة باستهلاك أقل للطاقة، فسيساعد ذلك في توسيع مصادر الألومنيوم المعاد تدويره عالي الجودة، وزيادة قيمة إعادة استخدام نفايات التصنيع والمواد بعد انتهاء دورة حياة المنتج، وتقليل الاعتماد على الألومنيوم الأولي.
تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com
