ルテニウムスラリー回収_再生資源ルテニウムスラリー回収の応用

ルテニウムは希少な白金族金属（PGM）であり、電子、化学触媒、再生可能エネルギー技術などの分野に広く応用されている。しかし、ルテニウムは限られた資源であり、その抽出と加工は環境と社会に悪影響を与える可能性がある。そのため、廃棄物ストリーム中のルテニウムの回収と回収は持続可能な発展と資源節約にとって重要である。廃触媒、電子廃棄物、採鉱尾鉱などの様々な源からこのような価値のある金属を回収し、再利用することは有効で効率的な方法である。その中の1つの最も有望な応用分野は再生可能エネルギー分野である。プロトン交換膜燃料電池（PEMFC）では、通常、交通輸送、固定発電、携帯型電子機器のための信頼性と持続可能なエネルギー源となっているルテニウム系触媒が使用されている。プロトン交換膜燃料電池は、水素と酸素との化学反応からエネルギーを抽出することで発電し、触媒の助けを得て低い温度と圧力で反応を促進する。ルテニウムは高活性、高選択性と高安定性を有し、プロトン交換膜燃料電池の優れた触媒であり、燃料電池システムの効率と寿命を高めることができる。

しかし、ルテニウムの高いコストと限られた入手性は、プロトン交換膜燃料電池の広範な応用の主な障害である。現在のルテニウムの市場価格は約460ドルで、世界で最も高価な金属の1つになっています。また、ますます多くの国や業界がクリーンエネルギーや脱炭素に移行するにつれ、今後数年でルテニウムの需要が大幅に増加すると予想されている。そのため、ルテニウムの新たな源を探し、その消費を減らすことは、プロトン交換膜燃料電池やその他のルテニウム依存技術の長期生存にとって重要である。ルテニウムスラリーの回収は、ルテニウムサプライチェーンの経済的および環境的課題を解決することができる。廃PEMFC触媒などの廃液からルテニウムを回収することにより、原材料コストを低減し、金属採掘や加工による環境への影響を最小限に抑えることができる。また、ルテニウムを回収することで、大量のルテニウム含有廃棄物を発生させる業界に電子や化学工業部門などの新たな収入源を創出することができる。

ルテニウムスラリーの回収プロセスには、浸出、精製、沈殿、精製のいくつかのステップが含まれる。浸出段階では、廃棄物は浸出液中に溶解し、例えば塩酸、硫酸又は王水、固体基質からルテニウム及び他の金属を抽出する。次に、不純物を除去し、金属の化学的性質に応じて異なる金属を分離することを含む、得られた溶液を浄化した。このステップは、溶液の特性に応じて、溶媒抽出法、イオン交換法、沈殿法などの様々な方法を用いて行うことができる。精製後、目的の金属（この場合はルテニウム）を還元剤を添加するか、溶液のpH値を変化させることにより沈殿または沈殿させる。このステップは、エンドユーザにさらに加工または販売可能な高純度製品を得るために重要である。最後に、使用上の要求に応じて、回収されたルテニウムは、ペレット、粉末、触媒などの所望の形態に精製され、形成される。ルテニウムスラリーの回収は、中間試験と商業運転で成功裏に証明され、高い回収率と最終製品の品質を示している。例えば、燃料電池触媒のトップメーカーであるJohnson Mattheeは、廃触媒や他の供給源からルテニウムを含む貴金属の95%以上を回収できるPEMFC触媒の閉路回収プロセスを開発した。回収された金属はその後、新しい触媒の製造に使用され、元の金属への依存を減らし、無駄と排出を最小限に抑える。

燃料電池以外にも、ルテニウムスラリー回収は他の再生可能エネルギー技術にも潜在的な応用があり、例えば太陽電池、風力タービン、エネルギー貯蔵システムなどがある。ルテニウム系染料と増感剤は染料増感太陽電池（DSC）に用いられ、従来のシリコン系太陽電池の低コストかつ柔軟な代替品である。染料分子を再生する触媒の助けを得て、dsscsは染料をコーティングしたナノ粒子を通じて光子を吸収し、輸送することができ、それによって日光を電気エネルギーに変換することができる。ルテニウム系染料は高い安定性と高効率を有し、この用途に理想的な材料となる。クリーンエネルギーとして、クリーンエネルギーとして、風力発電業界は急速に拡大しており、ルテニウム鉱漿の回収も同業界に利益をもたらすことができる。風力タービンはNdFeB（NdFeB）合金から作られた磁石を使用しており、この合金はクリーンエネルギーとして少量のルテニウムを含み、クリーンエネルギーとして風力発電業界は急速に拡大しているが、ルテニウムスラリーの回収もこの業界に利益をもたらすことができる。風力タービンにはNdFeB（NdFeB）合金を用いた磁石が用いられ、この合金は安定剤と改質剤として少量のルテニウムを含有している。寿命がもうすぐ終わるNdFeB磁石からルテニウムを回収することにより、風力タービンの製造と処理が環境に与える影響を低減し、風力発電の経済的実行可能性を高めることができる。

ルテニウムスラリーの回収は、酸化還元液流電池や金属−空気電池などの先進的なエネルギー貯蔵システムの発展をサポートすることができ、これらのシステムは高性能で耐久性の高い触媒を必要とする。ルテニウム系触媒は酸化還元液流電池の効率と安定性を高める上で良好な効果を示し、この電池は電気化学電池を通じて液体電解液を循環してエネルギーを貯蔵する。ナノ酸化ルテニウムは、反応物として空気中の酸素を用いて発電する金属−空気電池の陰極触媒としても使用される。これらの応用におけるルテニウムを回収することにより、再生可能エネルギー部門はより持続可能で弾力的になることができる。

再生可能エネルギーを含む様々な業界において、ルテニウムやその他の貴金属の持続可能な利用を推進し、ルテニウムスラリー回収は価値と実用的な方法である。廃流からこれらの金属を回収し再利用することにより、資源の採掘と加工が環境に与える影響を減らし、自然資源を保護し、新たな経済機会を創出することができる。クリーンエネルギーと脱炭素需要の増加に伴い、ルテニウム鉱漿回収の重要性はますます大きくなるだけであり、より多くの研究と開発努力はその性能と効率の最適化を目指すべきである。

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