全球各国都在争夺锂元素,这种元素对高性能电池至关重要,而高性能电池在电子产品、电动汽车和可再生能源系统中迫切需要。专家表示,传统的锂储备预计将在2080年之前耗尽。此外,目前的锂开采被认为极其有害环境、耗能且艰难。因此,科学家们正积极寻找新来源。在两项研究中,研究人员报道了他们开发的直接从稀盐水中提取锂的新方法,其中包括海水。他们的研究结果发表在《科学》期刊上。
膜过滤器从盐水中提取锂离子
第一项研究由宋扬(Yan Song)及其同事完成。团队提出了一种通过太阳能将蒸发过程转化为直接锂提取的方法。团队选择了一种名为STLES(solar transpiration-powered lithium extraction and storage,太阳蒸发驱动锂提取和存储)的方法,而不是加速池面蒸发。
利用阳光,通过植物般的蒸腾过程产生压力,通过一种漂浮在盐水表面的膜装置。带有铝纳米颗粒的膜过滤盐水中的锂离子,而另一部分则存储沉积的锂盐。据作者称,STLES是被动运作的,因此成本、能源和碳排放效率高,并且可在许多现有的锂蒸发池中使用。电池灵感
由李真(Zhen Li)及其团队发表的第二篇《科学》文章探讨了一种无需蒸发或膜的电化学锂提取方法。
受锂电池工作原理的启发,团队使用磷酸铁电极和银/银卤化物氧化还原电极选择性地从盐水中提取锂离子,并将其释放到淡水中。尽管如此,作者指出额外的净化步骤仍是必要的。前景可期,但仍需改进
在智利的阿塔卡马沙漠或玻利维亚的尤尼沙漠中,锂的开采破坏了具有无法估量生态价值的独特栖息地。盐湖中的储量很大,但损害是无法逆转的。
西班牙萨拉戈萨大学的机械和热机教授Alicia Valero Delgado在回应西班牙科学媒体中心的采访时表示:“因此,从盐水中提取锂是一种有趣的替代方案。”她未参与当前研究。迄今为止,公司因成本特别是能源成本高而未利用这种方法,Delgado继续说道:“如果如文章所提议的那样,大幅降低能源成本,前景非常乐观。”并未参与研究团队的工程科学家Martina Gamba持类似观点。
她对科学媒体中心表示赞赏这一简单且易于扩展的设计。但阿根廷国家拉普拉塔大学矿产和陶瓷资源技术中心的研究员提出:“未明确计算出该过程所需的淡水量。”但在阿塔卡马沙漠等地区,水资源稀缺。阿根廷国家实验室的Seth Darling在对研究的评论中指出:“对于南美的阿塔卡马沙漠等地的当地社区,水资源比锂更为宝贵。因此,新技术应优先考虑提高水的使用效率。”此外,还需克服技术障碍。
“此外,这些新方法的经济可行性尚不确定。”Darling说道。尽管如此,该领域的所有研究人员均一致认为:迫切需要一种更可持续、更有韧性的锂供应链,以确保未来人类能使用清洁能源。