鋰是自動(dòng)駕駛汽車電池中的重要元素，KAUST的研究人員已經(jīng)開發(fā)出了一種從海水中提取鋰的方法，這種方法十分經(jīng)濟(jì)。（圖片來源：Morgan Bennett Smith）

在為電動(dòng)汽車提供動(dòng)力的電池中，鋰是關(guān)鍵元素。由于鋰的需求量飆升，陸地上鋰資源預(yù)計(jì)將在2080年耗盡。KAUST的研究人員現(xiàn)已開發(fā)了一種經(jīng)濟(jì)、可行的系統(tǒng)，可從海水中提取高純度的鋰。

海洋中的鋰含量是陸地的5000倍，但濃度極低，約為0.2ppm。一些更大的金屬離子，包括鈉、鎂和鉀，都以較高的濃度存在于海水中；然而，先前從這種混合物中提煉鋰的研究成果甚微。

（圖片來源：pixabay）

KAUST研究團(tuán)隊(duì)用一種電化學(xué)電池解決了這個(gè)問題，這種電池含有由鋰鑭鈦氧化物（LLTO）制成的陶瓷膜。它的晶體結(jié)構(gòu)所含的空穴足夠?qū)?，剛好能讓鋰離子通過，同時(shí)阻擋更大的金屬離子?！癓LTO膜以前從未應(yīng)用于提取和濃縮鋰離子”，研發(fā)該電池的博士后Zhen Li說。

該電池有三個(gè)隔室。海水流入中央進(jìn)料室，正鋰離子通過LLTO膜進(jìn)入側(cè)室，側(cè)室包含緩沖溶液和鍍有鉑、釕的銅陰極。同時(shí)，陰離子通過一層標(biāo)準(zhǔn)的陰離子交換膜離開進(jìn)料室，進(jìn)入含有氯化鈉溶液和鉑釕陽極的第三個(gè)室。

研究人員利用紅海的海水測(cè)試了這個(gè)系統(tǒng)。在3.25V電壓下，電池陰極產(chǎn)生氫氣，陽極產(chǎn)生氯氣。這推動(dòng)了鋰離子的跨膜（LLTO膜）運(yùn)輸，并在側(cè)室累積。

這些富含鋰的水將成為原料，再經(jīng)過四輪循環(huán)處理，最終可達(dá)到9000 ppm以上的濃度。調(diào)整該溶液的pH值，就可得到固體磷酸鋰，它僅含微量的金屬雜質(zhì)離子，足以滿足電池制造商的要求。

（圖片來源：pixabay）

研究人員估計(jì)，從海水中提取1公斤鋰，價(jià)格僅需5美元。電池產(chǎn)生的氫氣、氯氣的價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)能抵消這一成本，并且剩余的海水也可以通過海水淡化廠產(chǎn)生淡水。

“我們將繼續(xù)優(yōu)化膜結(jié)構(gòu)和電池設(shè)計(jì)，以提高這個(gè)過程的效率。”組長(zhǎng)Zhiping Lai說。

他的研究團(tuán)隊(duì)還希望與玻璃行業(yè)合作，大規(guī)模生產(chǎn)低成本的LLTO膜。

翻譯：曾欣欣

審校：董子晨曦

引進(jìn)來源：阿卜杜拉國王科技大學(xué)（KAUST）


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