Літій є ключовим компонентом акумуляторів електромобілів, але традиційні методи вилучення літію стикаються з багатьма проблемами, такими як високе споживання та низький рівень енергії, а також важко відокремити літій від інших елементів (таких як натрій, калій, магній і кальцій).
Дослідницька група Лізи Бісвал і Хаотяна Ванга з Університету Райса у Великій Британії розробила новий електрохімічний реактор, який може ефективно витягувати літій із природних розчинів солоної води (наприклад, розсолу солоного озера).
Дослідницька група заявила, що цей метод не тільки забезпечує 97,5% вилучення літію високої чистоти, але й значно знижує екологічні ризики, пов’язані з традиційними методами вилучення. Відповідна стаття опублікована в останньому номері Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (DOI:10.1073/pnas.2410033121).
Згідно з повідомленнями, команда інженерів Rice вирішила багато проблем із вилученням літію за допомогою нового трикамерного електрохімічного реактора та успішно покращила селективність та ефективність вилучення літію з розсолу.
На відміну від звичайних методів, цей новий хімічний реактор має проміжну камеру, що містить пористий твердий електроліт, який обходить небажані іонні реакції та мінімізує виробництво шкідливих побічних продуктів, таких як хлор.
Найважливішим компонентом є спеціальна літій-іонна провідна склокерамічна мембрана (LICGC) на одній стороні електролізера. Ця мембрана вибірково пропускає іони літію, блокуючи інші іони, значно зменшуючи перешкоди від інших іонів, таких як калій, магній і кальцій.
Зліва направо Юге Фен, Ліза Бісвал і Юн Парк, джерело: Університет Райса
«Наш метод не тільки забезпечує високочисте вилучення літію, але й послаблює екологічні ризики традиційних методів вилучення літію. Створений нами реактор може мінімізувати утворення побічних продуктів і покращити селективність літію», — сказав перший автор Юге Фенг, аспірант Лабораторія Бісвала.
Звичайно, вони досягли дуже бажаних результатів, включаючи 97,5% чистоти літію. Це означає, що пристрій може ефективно відокремлювати літій та інші іони від розсолу, що дуже важливо для виробництва високоякісних гідроксидних матеріалів літію для акумуляторів електромобілів.
Крім того, ця нова конструкція реактора також значно зменшує утворення газоподібного хлору, роблячи процес безпечнішим і екологічнішим.
Крім того, команда помітила, що, на відміну від калію, магнію або кальцію, іони натрію мають тенденцію накопичуватися на поверхні мембрани LICGC. Зрештою це перешкоджатиме транспортуванню літію та призведе до збільшення втрат, що може вплинути на ефективність вилучення літію, але дослідники визначили стратегії пом’якшення цієї проблеми, такі як зниження рівня струму, і вони пропонують додати покриття або імпульси струму на поверхні для подальшої оптимізації реактора.
«Наша галузь давно стикається з проблемами низької ефективності вилучення літію та забрудненням навколишнього середовища», — сказав Хаотян Ван, доцент кафедри хімічної та біомолекулярної інженерії. «Цей реактор демонструє потенціал поєднання фундаментальної науки з інженерними інноваціями для вирішення реальних проблем».
