2021年6月4
锂是一个至关重要的元素在电动汽车提供动力的电池,但锂需求猛增到2080年预计将排气陆基储备。KAUST研究人员已经开发出一种经济上可行的系统,它可以从海水中提取高纯锂。
海洋包含5000倍比极低的土地,但锂浓度约为0.2 ppm (ppm)。较大的离子,包括钠、镁、钾、海水中都存在在更高浓度;然而,先前的研究努力梳理从混合物中锂未果。
KAUST团队解决了这个问题一个电化学的电池含有锂钛镧氧化物制成的陶瓷膜(LLTO)。其晶体结构包含漏洞只是宽足以让锂离子通过而阻止更大的金属离子。“LLTO膜从未被用于提取和浓缩锂离子,”博士后镇李说,他开发了细胞。
细胞包含三个隔间。海水流入中央饲料室,积极锂离子通过LLTO薄膜边舱,其中包含一个缓冲溶液和铜阴极镀铂和钌。与此同时,负离子退出饲料室通过一个标准的阴离子交换膜,进入第三个隔间含有氯化钠溶液和platinum-ruthenium阳极。
研究人员测试了系统使用来自红海的海水。在3.25 V的电压,细胞在阴极产生氢气和氯气在阳极。这个驱动器通过LLTO膜运输的锂,积累在侧殿。这lithium-enriched水就变成了四个周期的原料处理,最终达到浓度超过9000 ppm。这个解决方案的调整pH值提供固体磷酸锂仅仅包含其他金属离子的痕迹——纯足以满足电池制造商的需求。
研究人员估计,细胞只需要5美元的电力从海水中提取1公斤的锂。细胞产生的氢和氯的价值将超过抵消这个费用,和残余海水也可以用于海水淡化厂提供淡水。
“我们将继续优化膜结构和细胞设计提高流程效率,”组长挚萍赖说。他的团队还希望与玻璃工业生产协作LLTO膜在大规模的和负担得起的成本。
来源:https://www.kaust.edu.sa/en