科技日報記者 劉霞
英國科學(xué)家研制出一種新型電化學(xué)反應(yīng)器，能從天然鹽水溶液中提取鋰。研究團(tuán)隊表示，這種方法不僅實現(xiàn)了97.5%的高純度鋰提取，還大大降低了傳統(tǒng)提取方法帶來的環(huán)境風(fēng)險，對推動可再生能源儲存和電動汽車技術(shù)發(fā)展大有助力。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《美國國家科學(xué)院院刊》。
鋰作為可再生能源儲存和電動汽車電池的關(guān)鍵材料，其需求量與日俱增。但傳統(tǒng)礦石開采鋰的難度和成本不斷攀升，天然鹽水（地?zé)岘h(huán)境中發(fā)現(xiàn)的咸水）已成為一種極具潛力的鋰來源。
不過，天然鹽水中還含有鈉、鉀、鎂、鈣等離子。它們的化學(xué)性質(zhì)與鋰相似，使得傳統(tǒng)分離技術(shù)難以實現(xiàn)高選擇性提取，且能耗和化學(xué)廢物顯著增加。鹽水中的高濃度氯離子還可能在傳統(tǒng)電化學(xué)過程中產(chǎn)生有害的氯氣，進(jìn)一步加劇了鋰提取過程的復(fù)雜性以及危險性。
在最新研究中，美國萊斯大學(xué)團(tuán)隊研制出一種新型三室電化學(xué)反應(yīng)器，解決了這些難題。
與傳統(tǒng)方法不同，新反應(yīng)器增加了一個包含多孔固體電解質(zhì)的中間室，能通過控制鹽水通過時的離子流，有效防止發(fā)生不必要的反應(yīng)。同時，陽離子交換膜充當(dāng)氯離子的“守門人”，阻止它們到達(dá)電極區(qū)域，從而避免了氯氣的產(chǎn)生。位于電解槽另一側(cè)的專用鋰離子導(dǎo)電玻璃陶瓷膜則能選擇性地為鋰“放行”，同時攔截其他離子，顯著減少了天然鹽水中鉀、鎂、鈣等離子的干擾，實現(xiàn)了高選擇性鋰提取。
該反應(yīng)器提取鋰的純度達(dá)到97.5%，且極大減少了氯氣的產(chǎn)生，使鋰提取過程更加安全環(huán)保，有望改變從地?zé)猁u水等來源提取鋰的游戲規(guī)則。
此外，研究團(tuán)隊觀察到，鈉離子容易在膜表面積聚，這會影響鋰的輸送效率并增加能耗。他們計劃通過調(diào)整電流水平、增加表面涂層等方法，進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)器的性能。
