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Investigación sobre el Efecto del Mesomixing en la Calidad del Cristal durante la Cristalización por Antisolvente de Nd2(SO4)3·8H2O

Autores: Baloyi, Tinjombo Octavious; Chivavava, Jemitias; Lewis, Alison Emslie

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias de los Materiales

Subcategoría

Materiales estructurales

Palabras clave

Elementos de tierras raras
Turbinas eólicas
Motores de vehículos eléctricos
Baterías de hidruro metálico de níquel
Cristalización por antisolvente
Mesomezcla

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 4

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los elementos de tierras raras (REE) son esenciales para los imanes permanentes que son vitales para las turbinas eólicas y los motores de vehículos eléctricos (EV), y también se utilizan en una variedad de dispositivos de alta tecnología como teléfonos inteligentes, cámaras digitales y pantallas electrónicas. Las baterías de hidruro metálico de níquel (NiMH) se han identificado como una fuente potencial debido a sus cortas vidas útiles y un auge anticipado en la producción de EV. El objetivo de este estudio fue investigar el efecto del mesomezclado en la calidad cristalina en un mezclador de chorro de impacto no confinado (NCIJM) durante la cristalización por antisolvente de 3.2 g/L de Nd2(SO4)3 a partir de una solución de lixiviación sintética de baterías NiMH utilizando etanol a una relación O/A de 1.1. Los chorros se suministraron a un número de Reynolds (Re) entre 7500 y 15,000. La suspensión del producto se permitió cristalizar aún más en un cristalizador por lotes agitado a un Re de 13,000 durante 45 s. Se logró un rendimiento promedio del 90%. Se utilizaron difracción láser y microscopía electrónica de barrido (SEM) para el análisis de tamaño. Los resultados iniciales fueron inconclusos debido al efecto de mezcla secundaria en el cristalizador por lotes agitado. Por lo tanto, se repitieron los experimentos y se recolectaron muestras inmediatamente después de mezclar en el NCIJM sobre una rejilla porosa colocada en un papel filtro de alta absorbancia para detener abruptamente la cristalización. Las muestras se analizaron utilizando un microscopio electrónico de transmisión (TEM), y las imágenes adquiridas se procesaron utilizando ImageJ para obtener distribuciones de tamaño de cristal (CSD). Se encontró que las condiciones de mesomezclado mejoradas resultaron en tamaños de cristal más pequeños y CSD más estrechas. Esto se debió a que se encontró que la tasa de nucleación estaba limitada por la transferencia de masa, de modo que intensidades de mesomezclado más altas promovieron la tasa de nucleación de 6 x 10^12 a 5 x 10^13 m-3 s-1 y, por lo tanto, favorecieron la formación de cristales más pequeños. Paralelamente, el mesomezclado intensificado resultó en una distribución uniforme de la sobresaturación y, por ende, estrechó las CSD.

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