Специалисты из Университета Райса разработали уникальный реактор, позволяющий с высокой степенью эффективности получать литий из естественных рассолов. Инновация является особенно ценной в условиях все возрастающего спроса на литий, один из основных химических компонентов батарей, которые применяются в различных гаджетах.
Литий обычно добывается из рудников или рассолов. Однако эти методы являются энергозатратными, достаточно трудоемкими и экологически небезопасными.
Природные рассолы, например, геотермальные воды, представляют собой перспективный источник лития, однако в них присутствуют и другие схожие с литием своими размерами и зарядом ионы — например, магний, калий, натрий, кальций. Разделение ионов осложняет процесс и увеличивает его энергоемкость.
Высокая концентрация ионов хлора в рассолах может привести в традиционных электрохимических процессах к образованию хлорного газа, создавая дополнительные сложности и экологические угрозы.
Специалисты разработали электрохимический реактор принципиально новой конструкции, которая решает эти проблемы. Важнейшей частью реактора является проницаемая для ионов лития мембрана из стеклокерамики. Она обладает высокой избирательностью, позволяя пропускать только литий и оставаясь непроницаемой для других ионов со схожими размерами.
По словам соавтора работы Югэ Фэн, «разработанная установка позволяет получать литий высокой степени чистоты и минимизировать экологические риски, связанные с традиционными способами его добычи». Реактор продемонстрировал получение лития чистотой до 97,5%, что является значительным достижением.
Кроме того, новая технология значительно сокращает образование хлорного газа, делая процесс более безопасным и экологичным. «Этот реактор может стать важным шагом вперед в разработке чистых и эффективных методов добычи лития,» — отметила автор работы Лиза Бисвал.
Исследователи обнаружили, что натрий-ионы могут накапливаться на поверхности мембраны, препятствуя транспортировке лития и увеличивая энергозатраты. Но у этой проблемы есть несложные решения — можно снижать силу тока или же обработать мембрану специальным покрытием.
Работа ученых не только решает актуальные проблемы добычи лития, но и предлагает экологически устойчивое решение для будущего.
Ранее геологи открыли месторождение лития в Арканзасе, которое в 9 раз больше мировой потребности в элементе.
