Одні з найнебезпечніших речовин на Землі допомогли створити літій для батарей: як це працює

"Вічні хімікати" або ПФАС — це група з понад 10 000 синтетичних фторорганічних речовин, які практично не розкладаються в природі і є небезпечними для навколишнього середовища. Вчені змогли використати ПФАС, які є одними з найнебезпечніших речовин на Землі, для вилучення цінного літію з солоної води. Вченим вдалося отримати фторид літію з чистотою 99% і підтвердити, що зразок досить чистий для підвищення стабільності та продуктивності літій-іонних батарей. Дослідження опубліковано в журналі Nature Water, пише Gizmodo.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

За словами вчених, вони розглядали відпрацьовані ПФАС як потенційно корисні сполуки і змогли використовувати їх для вилучення цінного літію.

За даними Агентства з охорони довкілля США, тисячі різних хімічних сполук ПФАС, які виробляють промисловим способом, розкладаються дуже довго, і їх виявили в ґрунті, воді, повітрі та навіть в органах людини і деяких продуктах харчування. З іншого боку, літій є дуже цінним ресурсом для створення батарей для смартфонів, ноутбуків та електромобілів. Літій добувають переважно із соляних розчинів у солоних озерах і з твердих руд.

Новий метод вилучення літію додає додаткові етапи до кінця життєвого циклу ПФАС, тобто, коли хімічна речовина дійсно стає екологічною загрозою. Зокрема, вчені зібрали гранульоване активоване вугілля, насичене ПФАС, або фільтрувальний матеріал, що видаляє шкідливі хімічні речовини з протипожежної піни.

Замість того щоб розглядати цей відпрацьований матеріал як кінцевий продукт, вчені використовували його як вихідний матеріал. Вони створили суміш, використовуючи просочене ПФАС вугілля і дуже солоний розсіл, що містить різні елементи.

Коли суміш швидко нагрівали до 1000 градусів за Цельсієм, а потім швидко охолоджували, фторид у ПФАС розпадався і зв'язувався з позитивними іонами в розсолі, утворюючи нові сполуки, включно з фторидом літію. Ба більше, ця обробка перетворила вуглець, що містить ПФАС, на нетоксичні відходи.

Потім вчені повторно нагріли суміш до точки кипіння фториду літію, 1676 градусів за Цельсієм, щоб відокремити літій. Це дозволило вченим відновити 82% доступного фториду літію з чистотою 99%.

Дослідники включили відновлений фторид літію в електроліти літій-іонних батарей і стежили за тим, як він вплине на їхню продуктивність. Через місяць вчені виявили явні ознаки того, що батареї з витягнутим літієм демонструють вищу і стабільнішу ємність.

Вчені стверджують, що їхній метод вилучення літію чинить менший вплив на навколишнє середовище і може приносити в п'ять разів більше прибутку, ніж інші процеси.

Як уже писав Фокус, в Україні розпочинається перший проект з видобутку літію.

Також Фокус писав про те, що ракета Alpha компанії Firefly Aerospace вийшла на орбіту вперше після серії вибухів.