Исследователи из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (Саудовская Аравия) разработали, по их мнению, экономически жизнеспособную систему для извлечения лития высокой чистоты из морской воды.
Предыдущие попытки выделить литий из раствора морской воды, в которой литий содержится вместе с другими металлами такими как натрий, магний и калий, принесли очень незначительные результаты. Хотя морская вода содержит в 5000 раз больше лития, чем то, что можно найти на суше, он присутствует в чрезвычайно низких концентрациях, около 0,2 (ppm) частей на миллион.
Чтобы решить эту проблему, команда во главе с Чжипингом Лаем попробовала метод, который никогда раньше не использовался для извлечения ионов лития. Они использовали керамическую мембрану из оксидов лития, лантана, титана (LLTO) содержащую в том числе электрохимическую камеру.
В статье, (https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/EE/D1EE00354B#!divAbstract) опубликованной в журнале Energy & Environmental Science, исследователи объясняют, что в кристаллической структуре мембраны ячейки достаточно широкие, чтобы пропускать ионы лития, блокируя при этом более крупные ионы металлов.
Сама же система состоит из трех камер. Морская вода поступает в центральную загрузочную камеру, где положительные ионы лития проходят через мембрану LLTO в боковую камеру, содержащую буферный раствор и медный катод, покрытый платиной и рутением. В то же время отрицательные ионы переходят в загрузочную камеру через стандартную мембрану, переходя в третью камеру, содержащую раствор хлорида натрия и платино-рутениевый анод.
Лай и его группа испытали систему, используя морскую воду из Красного моря. При напряжении 3,25 В ячейка вырабатывает газообразный водород на катоде и газообразный хлор на аноде. Это приводит к транспортировке лития через мембрану LLTO, где он накапливается в боковой камере. Эта обогащенная литием вода затем становится сырьем для еще четырех циклов обработки, в конечном итоге достигая концентрации более 9000 (ppm) частей на миллион.
Чтобы сделать конечный продукт достаточно чистым, чтобы он соответствовал требованиям производителей аккумуляторов, ученые затем скорректировали pH раствора, чтобы получить твердый фосфат лития, который содержит незначительные следы ионов других металлов.
По мнению исследователей, данная технология потребует 5 долларов электроэнергии для извлечения 1 килограмма лития из морской воды. Это означает, что стоимость водорода и хлора, производимых ячейкой, в конечном итоге компенсирует затраты на электроэнергию, а остаточная морская вода также может использоваться в опреснительных установках для получения пресной воды./Rusmet.ru, Дмитрий Стукалов/
Источник:
«Energy & Environmental Science»