การนำกลับของแมงกานีสออกไซด์จากแบตเตอรี่ชนิดอัลคาไลน์และสังกะสี คาร์บอนเพื่อนำไปใช้ในแบตเตอรี่ชนิดสังกะสี-อากาศและสังกะสี-ไอออน

ปาริฉัตร อภิรักษ์ไพฑูรย์; จิระดา บริภัณฑ์

Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/78898

Title:	การนำกลับของแมงกานีสออกไซด์จากแบตเตอรี่ชนิดอัลคาไลน์และสังกะสี คาร์บอนเพื่อนำไปใช้ในแบตเตอรี่ชนิดสังกะสี-อากาศและสังกะสี-ไอออน
Other Titles:	Recycle of MnO₂ from spent alkaline and Zn-carbon batteries to use for Zn-air and Zn-ion batteries
Authors:	ปาริฉัตร อภิรักษ์ไพฑูรย์ จิระดา บริภัณฑ์
Advisors:	นิสิต ตัณฑวิเชฐ
Other author:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์
Subjects:	แมงกานีสออกไซด์ แบตเตอรี่ Manganese oxides Electric batteries
Issue Date:	2563
Publisher:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract:	งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อนำแมงกานีสจากแบตเตอรี่แบบอัดประจุกลับไมได้ชนิดสังกะสี-คาร์บอนและแบตเตอรี่ชนิดอัลคาไลน์ที่ใช้งานแล้วกลับมาในรูปของแมงกานีสออกไซด์ (MnO₂) โดยศึกษาผลของชนิดและความเข้มข้นของรีดิวซิงเอเจนต์และความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกต่อการชะล้าง เพื่อละลายแมงกานีสออกจากขั้วแคโทดของแบตเตอรี่ที่ใช้งานแล้ว รวมถึงผลและชนิดของความเข้มข้นของรีดิวซิงเอเจนต์และความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริก ความหนาแน่นกระแส เวลาที่ใช้ และการกวนสารละลายต่อการแยกแมงกานีสออกไซด์ด้วยวิธีการแยกโดยไฟฟ้า จากนั้นนำแมงกานีสออกไซด์มาทดสอบสมรรถภาพในการใช้เป็นขั้วแคโทดในแบตเตอรี่ชนิดสังกะสี-ไอออนชนิดอัดประจุกลับได้ ผลการศึกษาพบว่า ภายใต้สภาวะการชะล้างด้วยกรดซัลลฟิวริกความเข้มข้น 4 โมล/ลิตร ปริมาตร 100 มิลลิลิตรต่ออัตราส่วนผงขั้วแคโทด 5 กรัม ร่วมกับกรดออกซาลิก 36.25 กรัม/ลิตร ที่อุณหภูมิห้อง เป็นเวลา 2 ชั่วโมง สามารถละลายขั้วแคโทดได้สูงสุดที่ประมาณร้อยละ 91 และเมื่อนำไปแยกโดยไฟฟ้าที่ความหนาแน่นกระแสเท่ากับ 0.15 แอมแปร์/ตารางเซนติเมตร เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิห้อง จะสามารถนำแมงกานีสกลับมาในรูปแมงกานีสออกไซด์ที่แยกได้ถึงร้อยละ 84 แต่มีการปนเปื้อนของตะกั่วสูง (ประมาณร้อยละ 3 โดยน้ำหนัก) แต่เมื่อใช้กรดซัลฟิวริกความเข้มข้น 2 โมล/ลิตร ชะล้างและแยกโดยไฟฟ้าที่สภาวะเดียวกัน จะได้การนำกลับแมงกานีสที่ลดลงที่ร้อยละ 52 แต่จะมีการปนเปื้อนตะกั่วน้อยกว่า (ประมาณร้อยละ 1 โดยน้ำหนัก) และเมื่อนำแมงกานีสออกไซด์ที่แยกได้มาขึ้นรูปเป็นขั้วแคโทด เพื่อทดสอบสมรรถภาพแบตเตอรี่สังกะสี-ไอออนพบว่า แบตเตอรี่ที่ได้มีความจำเพาะสูงสุดเท่ากับ 51 มิลลิแอมแปร์ชั่วโมง/กรัม และมีจำนวนรอบในการอัดและคายประจุเท่ากับ 246 รอบ ที่ 0.1 แอมแปร์/กรัม
Other Abstract:	This research aims to study manganese recovery from spent zinc-carbon and alkaline Batteries in form of manganese oxide (MnO₂). The effect of type of type and concentration of the reducing agents and sulfuric acid concentration on the dissolved amount of spent cathode material were studied along with the effect of reducing agent and sulfuric acid concentration current density, time and solution stirring on manganese oxide precipitation by electrolysis process. After thay, manganese oxide was used as a cathode material in rechargeable Zn-ion batteries. The results showed that under the leaching conditions of 4M sulfuric acid with solid/liquid ratio of 1:20 and 36.25 g/L oxalic acid at room temperature for 2 hours could dissolve about 91% of the cathode material of spent batteries. For electrolysis process, using the current density of 0.15 A/cm² for 1 hour at room temperature could recovered about 84% manganese from the spent batteries, but it was highly contaminated with lead (about 2.86% by weight). However, using 2M of sulfuric acid for leaching and electrolysis under the same conditions achieved less lead contamination, but had lower %Mn recovery (about 52%). Using recovery manganese oxide to fabricate a cathode material, the Zn-ion batteries yielded a maximum specificity of 51 mAh/g and has 246 charge/discharge cycles at 0.1 A/g
Description:	โครงงานเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิทยาศาสตรบัณฑิต ภาควิชาเคมีเทคนิค คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ปีการศึกษา 2563
URI:	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/78898
Type:	Senior Project
Appears in Collections:	Sci - Senior Projects

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
63-SP-CHEMENG-024 - Parichat Aphirakphaitoon.pdf		46.81 MB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record