Ученые разработали дешевый метод извлечения лития для аккумуляторов - прямо из морской воды

Исследователи из Научно-технологический университет имени короля Абдаллы (Саудовская Аравия) разработали метод извлечения лития высокой чистоты из морской воды.

Об этом сообщает издание Energy & Environmental Science

Предыдущие попытки выделить литий из смеси, которую металл производит вместе с натрием, магнием и калием в морской воде, были безрезультатными. Хотя морская вода содержит в 5000 раз больше лития, чем земная кора, его концентрация чрезвычайно низка — около 0,2 части на миллион.

Чтобы решить эту проблему, команда ученых испробовала метод, который ранее никогда не применялся для извлечения ионов лития. Они использовали электрохимическую ячейку, содержащую керамическую мембрану из оксида лития, лантана, титана (LLTO). 

В своей научной статье, опубликованной в журнале Energy & Environmental Science, исследователи объясняют, что кристаллическая структура мембраны содержит достаточно широкие отверстия, чтобы пропускать ионы лития, блокируя при этом более крупные ионы других металлов. 

Ячейка состоит из трех отсеков. Морская вода поступает в центральную загрузочную камеру, где положительные ионы лития проходят через мембрану LLTO в боковой отсек, содержащий буферный раствор и медный катод, покрытый платиной и рутением. В то же время отрицательные ионы покидают загрузочную камеру через стандартную анионообменную мембрану, переходя в третью камеру, содержащую раствор хлорида натрия и платино-рутениевый анод.

Исследователи уже испытали работу системы на практике, используя воду Красного моря. При напряжении 3,25 В элемент вырабатывает газообразный водород на катоде и газообразный хлор на аноде. Это стимулировало транспортировку лития через мембрану LLTO, где он накапливался в боковой камере. Обогащенная литием вода впоследствии использовалась в качестве сырья для добычи лития. Она проходила еще через четыре цикла обработки, и, в конечном итоге, ученым удалось достичь концентрации лития более 9000 частей на миллион. 

Чтобы сделать конечный продукт достаточно чистым и соответствующим требованиям компаний, производящих аккумуляторы, ученые скорректировали pH раствора, чтобы получить твердый фосфат лития, содержащий простые следы ионов других металлов.

По мнению исследователей, добыча 1 кг лития из морской воды обойдется в 5 долларов (это затраты на электроэнергию). Стоимость водорода и хлора, выделяемых при электролизе, в конечном итоге компенсирует стоимость электроэнергии, а оставшуюся морскую воду можно будет опреснять.

Ранее мы сообщали о том, что ученые из Южной Кореи знают, как увеличить емкость аккумуляторов в 10 раз. Секретным компонентом литий-металлических батарей станет ультратонкий литий.