Ученые научились получать чистый литий из морской воды

Группа инженеров из Научно-технологического университета короля Абдаллы (Саудовская Аравия) создала революционный метод получения чистого и что самое важное дешевого лития пригодного для использования в аккумуляторных батареях из обыкновенной морской воды.

При этом предложенный метод добычи этого стратегически важного компонента для аккумуляторов оказался намного эффективнее ранее применяемых в промышленности.

Ранние попытки добычи лития из морской воды и новый метод

Ранее применяемые учеными методы добычи лития из присутствующей смеси металлов, которые содержатся в морской воде, давали очень скромные результаты. Несмотря на то, что в морских водах содержится примерно в 5000 раз больше лития, чем можно в среднем обнаружить в земных глубинах, концентрация лития составляет всего 0,0002%.

Для того чтобы максимально повысить эффективность извлечения лития из морской воды, ученые решили применить инновационный метод, в котором было решено применить керамические мембраны, выполненные из оксидов металлов (LLTO).

При этом в решетке примененной мембраны оказались достаточно большие отверстия, через которые достаточно свободно проходят ионы лития, а ионы других металлов нет.

При этом сама ячейка представляет из себя три камеры, где в одной из них положительно заряженные ионы лития проходят через LLTO – мембраны в следующую камеру, в которой присутствует буферный раствор и медный катод дополнительно покрытый платиной и рутением.

Отрицательно заряженные ионы лития пропускают через стандартную мембрану, фильтрующую анионы, затем попадают в другую камеру, где присутствует раствор хлорида натрия и платино-рутениевый анод.

Тесты нового метода получения лития и его результаты

Настройка мембранного процесса непрерывного электрического перекачивания. (а) схематическое изображение трехкамерного электрического элемента для непрерывного обогащения лития из исходного раствора в катодное отделение и одновременного генерирования H 2 и Cl 2 на катоде и аноде соответственно; (б) фотографическое изображение, показывающее установку обогащения; (c) кристаллическая структура LLTO в режиме шариков и клюшек; (d) иллюстрация перколяции ионов лития в решетке LLTO; (e) изображения, показывающие мембрану LLTO стеклянного типа (диаметром ~ 20 мм); (f) изображения, показывающие катод из полого медного волокна, который покрыт каталитическим покрытием Pt / Ru (темный цвет) с одного конца.

Инженеры тестировали свою установку получения лития, используя воду из Красного моря. И в результате проведенного электролиза им удалось повысить концентрацию лития в обогащенном растворе до 0,9%, который в дальнейшем использовали для очистки.

Для того чтобы полученный литий соответствовал строгим стандартам производителей аккумуляторных батарей, инженеры также выполнили важную оптимизацию кислотности раствора для получения твердого фосфата лития.

Так по заявлениям представителей группы, для того чтобы получить таким образом один килограмм лития, потребуется затратить электроэнергию на сумму порядка пяти долларов. При этом дальнейшее использование водорода и хлора (которые выделяются в процессе электролиза) легко окупят затраты на электричество, а после обработки оставшуюся морскую воду вполне можно использовать для дальнейшего опреснения.

Результатами проделанной работы ученые поделились на страницах журнала Energy & Environmental Science.

Если понравился материал, то оцените его и не забудьте подписаться на канал. Спасибо за внимание!