Ученые научились добывать литий для аккумуляторов из морской воды
Процесс извлечения лития из морской воды освоили в университете KAUST, 30 марта сообщает журнал Energy & Environmental Science.
Основная область использования лития — производство аккумуляторов. Но возрастающий спрос на этот элемент приведет к тому, что его наземные запасы будут исчерпаны к 2080 году. Но в морской воде содержится примерно в 5000 раз больше лития, чем на суше, только в чрезвычайно низких концентрациях — около 0,2 части на миллион (ppm).
Исследователи KAUST разработали экономически оправданную систему, которая может извлекать литий высокой чистоты из морской воды. Они разработали специальную керамическую мембрану LLTO, которая отделяет ионы лития от остальных химических элементов, содержащихся в воде.
«Мембраны LLTO никогда раньше не использовались для извлечения и концентрирования ионов лития», — говорит один из разработчиков технологии Чжэнь Ли.
Конструкция содержит три отсека. Морская вода поступает в центральную камеру подачи, где положительные ионы лития проходят через мембрану LLTO в боковой отсек, содержащий буферный раствор и медный катод, покрытый платиной и рутением. А отрицательные ионы удаляются в третий отсек.
Исследователи протестировали систему, используя морскую воду из Красного моря. При напряжении 3,25 В ячейка генерирует газообразный водород на катоде и газообразный хлор на аноде. Это приводит к транспортировке лития через мембрану LLTO, где он накапливается в боковой камере.
Эта обогащенная литием вода затем становится сырьем для еще четырех циклов обработки. В конечном итоге обогащенная литием смесь достигает концентрации более 9000 ppm. Дальнейший процесс приводит к получению твердого фосфата лития, который содержит лишь следы ионов других металлов — достаточно чистого, чтобы соответствовать требованиям производителей аккумуляторов.
Ученые подсчитали, что для извлечения 1 килограмма лития из морской воды потребуется электроэнергии всего на 5 долларов США. Стоимость водорода и хлора, параллельно производимых ячейкой, с лихвой компенсировала бы эти затраты. А оставшаяся морская вода также могла бы перерабатываться в пресную.
