Vraag 18Terugwinning van lithium
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- Bekijk eerst de lading van kobalt in NMC111, die staat in de tekst.
- Bepaal daarna de lading van kobalt in CoC2O4 met de lading van oxalaat erbij.
- Vergelijk de twee ladingen en beslis of kobalt elektronen afstaat of opneemt.
- Verbind die richting aan de naam oxidator of reductor en schrijf dat op.
Hier verliezen leerlingen punten
- Schrijf bij de uitleg ook de lading van oxalaat op, zodat je rekenstap zichtbaar wordt.
- Let op de richting: een daling van de lading betekent opname van elektronen, en dat moet je zeggen.
- Geef een conclusie die past bij je eigen ladingen, en leg de richting in één zin uit.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Door de toename van het aantal elektrische auto’s zijn er steeds meer lithium-ion-accu’s (LIA’s) nodig. Het metaal lithium is echter vrij schaars. Daarom wordt veel onderzoek gedaan naar methodes voor het terugwinnen van lithium en andere metalen uit oude LIA’s. Veel van deze methodes gebruiken sterke zuren, zoals zoutzuur. Bij de methodes met zoutzuur ontstaat het gevaarlijke gas chloor ( Cl ). Voor chloor gelden 2 onder andere de gevarenaanduidingen H318 en H319. Op basis van deze aanduidingen kunnen werknemers van recyclebedrijven specifieke voorzorgsmaatregelen nemen.
Zweedse onderzoekers hebben een methode op basis van oxaalzuur ( H C O ) bedacht om lithium en andere metalen uit LIA’s terug te winnen. 2 2 4 Hierbij ontstaan geen schadelijke gassen. Oxaalzuur is een triviale naam.
De Zweedse onderzoekers gebruiken elektrodemateriaal van een bepaald soort LIA. Hierin zijn grafiet, koper, aluminium en het zout NMC111 aanwezig. NMC111 is een oxide van de metalen lithium, nikkel, mangaan en kobalt, met de verhoudingsformule Li NiMnCoO . 3 6 Het Co- ion in NMC111 heeft de lading 3+ .
De methode die de Zweedse onderzoekers bedachten, is op de uitwerkbijlage bij vraag 21 met een onvolledig blokschema weergegeven. Als eerste wordt het elektrodemateriaal fijngemalen en gezeefd. Het verkregen mengsel wordt ‘zwarte massa’ genoemd. De zwarte massa wordt in reactor 1 (R1) met oxaalzuur-oplossing gemengd. Het mengsel in R1 wordt intensief geroerd, zie figuur 1. NMC111 uit de zwarte massa reageert met oxaalzuur. figuur 1 Als het elektrodemateriaal is fijngemalen, hoeft het minder lang in de reactor te verblijven voor volledige omzetting dan wanneer het niet fijngemalen zou zijn. Dit kan met het botsende-deeltjesmodel worden verklaard.
De vergelijking van de reactie van NMC111 met oxaalzuur is als volgt: reactie 1 Lithium-ionen blijven in oplossing. De andere metaal-ionen vormen met oxalaat-ionen vaste stoffen. De gevormde zouten van positief geladen metaalionen en C O 2– -ionen worden oxalaten genoemd. Reactie 1 is 2 4 zowel een zuur-basereactie als een redoxreactie.
De lading van het kobalt-ion in NMC111 is 3+ .
Leg uit, aan de hand van de ladingsverandering van de kobaltdeeltjes, of de kobalt-ionen in NMC111 in reactie 1 als oxidator of als reductor reageren. Noteer je antwoord als volgt: − lading van het kobalt-ion in CoC O : ... 2 4 − uitleg en conclusie: …