鋰是為電動(dòng)汽車提供動(dòng)力的電池中的一個(gè)重要元素，但飆升的鋰需求預(yù)計(jì)將在 2080 年之前耗盡陸地上的儲(chǔ)備。沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(xué)的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一個(gè)經(jīng)濟(jì)上可行的系統(tǒng)，可以從海水中提取高純度的鋰。

海洋中的鋰含量約為陸地的 5000 倍，但濃度極低，約為百萬分之 0.2。較大的離子，包括鈉、鎂和鉀，都以更高的濃度存在于海水中;然而，以前從這種混合物中提取鋰的研究工作卻收效甚微。

阿卜杜拉國王科技大學(xué)的團(tuán)隊(duì)用一個(gè)包含由鋰 - 氧化鈦(LLTO)制成的陶瓷膜的電化學(xué)電池解決了這個(gè)問題。其晶體結(jié)構(gòu)包含的孔剛好夠?qū)挘梢宰屼囯x子通過，同時(shí)阻擋較大的金屬離子。開發(fā)該電池的博士后 Zhen Li 說：“LLTO 膜以前從未被用于提取和濃縮鋰離子。”

該電池包含三個(gè)艙室。海水流入一個(gè)中央進(jìn)料室，正的鋰離子通過 LLTO 膜進(jìn)入一個(gè)包含緩沖溶液和涂有鉑金和釕的銅陰極的側(cè)室。同時(shí)，負(fù)離子通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的陰離子交換膜離開進(jìn)料室，進(jìn)入含有氯化鈉溶液和鉑釕陽極的第三個(gè)隔間。

研究人員使用來自紅海的海水測試了該系統(tǒng)。在 3.25V 的電壓下，該電池在陰極產(chǎn)生氫氣，在陽極產(chǎn)生氯氣。這推動(dòng)了鋰通過 LLTO 膜的運(yùn)輸，在側(cè)室中積累。然后，這種富含鋰的水成為再進(jìn)行四個(gè)循環(huán)處理的原料，最終達(dá)到 9000ppm 以上的濃度。調(diào)整該溶液的 pH 值可提供僅含有微量其他金屬離子的固體磷酸鋰，其純度足以滿足電池制造商的要求。

研究人員估計(jì)，該電池只需要 5 美元的電力就可以從海水中提取 1 公斤的鋰。并且該電池產(chǎn)生的氫氣和氯氣的價(jià)值將超過這一成本，而且剩余的海水還可以用于海水淡化廠，以提供淡水。

"我們將繼續(xù)優(yōu)化膜結(jié)構(gòu)和電池設(shè)計(jì)，以提高工藝效率，" 小組負(fù)責(zé)人說。IT之家了解到，該團(tuán)隊(duì)還希望與玻璃行業(yè)合作，以大規(guī)模和可承受的成本生產(chǎn) LLTO 膜。

關(guān)鍵詞： 純度 沙特 需求 海水