Открыт эффективный метод добычи лития из воды
Группа ученых из Университета Райса разработала новый метод для удовлетворения растущего спроса на литий, основанный на высокоэффективной экстракции вещества из водных растворов.
В основе этого метода лежит мембрана, созданная из твердых электролитов аккумуляторов. Это позволяет блокировать молекулы воды и ионы с другим зарядом, как показали исследования сообщают СМИ.
С целью минимизировать негативное воздействие на природу, ученые работают над технологиями прямого извлечения лития из альтернативных источников, включая пластовые воды, сточные воды и геотермальные рассолы. Однако существующие методы не решают проблему ионной селективности, особенно при отделении лития от других ионов, таких как магний и натрий, обладающих схожими размерами и зарядами.
Новый метод, предлагаемый исследователями, основывается на принципиальных отличиях между твердыми электролитами и традиционными нанопористыми мембранами. В то время как обычные мембраны переносят ионы через гидратированные наноразмерные поры, твердые электролиты используют безводный механизм внутри упорядоченной кристаллической решетки.
«Таким образом, ионы лития могут проходить через мембрану, в то время как другие ионы и молекулы воды эффективно блокируются, — отметил Сохум Патель, ведущий автор исследования. — Высокая селективность нашего метода на основе твердотельного электролита делает его эффективным для добычи лития, поскольку затраты энергии необходимы лишь для перемещения ионов лития через мембрану».
Ученые протестировали свою концепцию в системе электродиализа. Исследования показали впечатляющие результаты: даже в условиях высокой концентрации конкурентных ионов, твердый электролит продемонстрировал почти идеальную селективность лития, не допуская попадания других ионов в продукцию. Такие достижения недоступны традиционным мембранам, по информации из Science Daily.
Исследования показали, что причина высокой селективности заключается в прочной и плотной кристаллической решетке твердотельного электролита, которая не допускает прохождения молекул воды и крупных ионов, таких как натрий. Ионы магния также не могут пройти через эту решетку, так как имеют отличающийся заряд.
Тем не менее, существует другая проблема: конкурирующие ионы накапливаются на поверхности мембраны, что препятствует доступу лития к ионным обменным местам. Ученые планируют заняться решением этой задачи в ближайшем будущем.
Хотя литий-ионные аккумуляторы требуют значительных затрат, проточные редокс-батареи предлагают более доступное и простое решение для масштабирования. Новая ионообменная мембрана, разработанная совместно с исследователями из Великобритании и Китая, а также с компанией British Petroleum, делает данный тип накопителя ещё более доступным и экономичным.
Обсудим?
Смотрите также:
