Исследователи из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) в Саудовской Аравии нашли более экономичный способ извлечения лития, являющегося важнейшим компонентом аккумуляторов электромобилей, из морской воды.
В исследовании, опубликованном в журнале Energy & Environmental Science под названием «Непрерывный электрохимический мембранный процесс для добычи лития из морской воды», говорится:
Наш метод может послужить осуществимым подходом для обеспечения поставок лития для будущих энергетических нужд.
В океане содержится примерно в 5000 раз больше лития, чем на суше, но его концентрация чрезвычайно мала — около 0,2 промилле. Так как же его добыть? Вот как команда KAUST справилась с этой задачей, используя воду из Красного моря (ион — это частица, атом или молекула с чистым электрическим зарядом):
Команда KAUST решила эту проблему с помощью электрохимической ячейки, содержащей керамическую мембрану из оксида лития, лантана и титана (LLTO). В его кристаллической структуре есть отверстия, достаточно широкие, чтобы пропускать ионы лития, но блокирующие более крупные ионы металлов.
Ячейка состоит из трех отсеков. Морская вода поступает в центральную питающую камеру, где положительные ионы лития проходят через мембрану LLTO в боковой отсек, содержащий буферный раствор и медный катод, покрытый платиной и рутением. Тем временем отрицательные ионы покидают питающую камеру через стандартную анионообменную мембрану, поступая в третий отсек, содержащий раствор хлорида натрия и платино-рутениевый анод.
При напряжении 3,25 В ячейка генерирует водород на катоде и хлор на аноде. Это способствует транспорту лития через мембрану LLTO, где он накапливается в боковой камере. Эта обогащенная литием вода затем становится исходным материалом для еще четырех циклов обработки, достигая концентрации более 9000 промилле. Регулировка pH этого раствора позволяет получить твердый фосфат лития, содержащий лишь следы других ионов металлов — чистый настолько, чтобы соответствовать требованиям производителей аккумуляторов.
По оценкам исследователей, для извлечения 1 килограмма лития из морской воды ячейке потребуется всего 5 долларов электроэнергии, а стоимость произведенных ячейкой водорода и хлора более чем компенсирует эти затраты. Кроме того, остаточная морская вода может быть использована на опреснительных установках для получения пресной воды.
Руководитель группы Чжипин Лай говорит:
Мы продолжим оптимизировать структуру мембраны и конструкцию ячейки для повышения эффективности процесса.
Как вы думаете, может ли это стать прорывом для литий-ионных аккумуляторов? Сообщите нам в комментариях ниже.
Читайте также: Новая технология опреснения превращает мировой океан в неограниченный источник лития (+ питьевая вода)
Фото: Ben Mack/Pexels.com