Открыт эффективный метод добычи лития из воды

Ученые из Университета Райса разработали метод, который основывается на различиях между твердотельными электролитами и традиционными нанопористыми мембранами. В отличие от последних, которые используют гидратированные поры для переноса ионов, твердотельные электролиты внедряют безводный механизм внутри упорядоченной кристаллической решетки.

С целью минимизации негативного воздействия на природу, ученые работают над технологиями прямой экстракции лития из нетрадиционных источников, таких как пластовая вода и геотермальные рассолы. Однако существующие подходы сталкиваются с трудностями в обеспечении ионной селективности, особенно при разделении лития от ионов, близких по размеру и заряду, таких как натрий и магний.

«В результате ионы лития могут проходить через мембрану, в то время как другие ионы и даже молекулы воды эффективно блокируются, — отметил Сохум Патель, главный автор исследования. — Высокая селективность нашего метода на основе твердотельного электролита позволяет эффективно извлекать литий, поскольку энергия тратится исключительно на перемещение нужных ионов через мембрану».

Исследования показали, что этот метод был протестирован в системе электродиализа, где ионы лития перемещались под воздействием электрического поля. Результаты удивили: даже при наличии высоких концентраций конкурирующих ионов, мембрана из твердотельного электролита демонстрировала практически идеальную селективность лития, исключая влияние других ионов на поток продукции. Традиционные мембраны аналогичных показателей не достигли, как сообщает Science Daily.

По словам исследователей, высокая селективность связана с плотной и жесткой кристаллической решеткой твердотельного электролита, которая не позволяет проходить ни молекулам воды, ни крупным ионам, таким как натрий. Кроме того, ионы магния также отсекаются из-за различия в заряде.

Тем не менее, остается нерешенной еще одна проблема: конкурирующие ионы накапливаются на поверхности мембраны, затрудняя доступ литию к местам ионного обмена. Ученые планируют заняться поиском решения этой проблемы в ближайшее время.

Хотя литий-ионные батареи требуют значительных затрат, проточные редокс-батареи отличаются экономичностью и простотой в масштабировании. Новая ионообменная мембрана, созданная британскими и китайскими учеными в сотрудничестве с British Petroleum, делает эти накопители еще более доступными и дешевыми.