普林斯顿大学开发新提取技术 减少锂生产所需面积和时间
电动悟空摘录 锂是电动汽车和电网储能中电池的重要组成部分,但生产这种银白色金属会带来巨大的环境成本,包括从咸水中提取锂需要大量的土地和时间。据外国媒体报道,普林斯顿大学的研究人员开发了一种新的提取技术,可以减少锂生产所需的面积和时间。研究人员表示,该系统可以提高现有锂设施的产量,并充分利用以前被认为太少或太薄而不值得使用的资源。
(图片来源:普林斯顿大学)
根据学术期刊《自然-水》(Nature Water)根据最近发表的文章,该技术的核心是一组扭曲成绳的多孔纤维,具有亲水核心和疏水表面。将其末端浸泡在盐水溶液中,水沿着绳子通过毛细管向上移动(与树木从根部吸收水到叶子的过程相同)。然后,每根绳子表面的水迅速蒸发,留下钠和锂等盐离子。随着绳子上的水继续蒸发,盐浓度越来越高,最终形成氯化钠和氯化锂晶体。
此外,由于物理性质的不同,锂和钠会在绳子上的不同位置结晶。钠盐的溶解度较低,在绳子的下端结晶,而高溶解度的锂盐在顶部附近结晶。由于两者的自然分离,该团队可以单独收集锂和钠。在过去,这通常需要额外的化学物质。
团队负责人Z. Jason Ren说:“该研究的目标是通过蒸发和毛细管作用的基本过程来浓缩、分离和收获锂。与许多其他提取技术不同,这个过程需要额外的化学物质,与传统的蒸发方法相比,它可以节省大量的水。”
锂供应有限公司是向低碳社会转型的障碍之一。Ren说:“这种方法成本低,操作方便,只需要少量能源,将成为应对关键能源挑战的环保解决方案。”
绳子上的蒸发池
传统的盐水提取需要从盐滩、咸湖或地下水含水层建造一系列巨大的蒸发池来浓缩锂。这个过程可能需要几个月到几年,受环境影响的商业可行性有限。
相比之下,这种绳索技术更紧凑,可以更快地生产锂。研究人员表示,从实验室扩展到工业规模需要更多的工作,但估计目前操作所需的土地面积可以减少90%以上,蒸发过程可以加速20倍以上。与传统的蒸发池相比,新方法可以在不到一个月的时间内获得初步的锂收获。
此外,新方法还可以扩大锂的来源,如废弃的油气井和地热盐水。这些资源太少或太稀,目前被认为不适合提取锂。研究人员表示,该技术可以在更潮湿的气候下运行,因为蒸发速度加快。他们甚至在讨论这项技术是否可以用来从海水中提取锂。
研究Sunxiangg (Sean) Zheng说:“这个过程就像把蒸发池挂在绳子上,可以通过更少的空间和更准确的过程控制来获得锂。如果能扩大规模,可能会为环保锂提取开辟新的前景。”
生产这种绳子的材料成本很低,技术不需要化学处理就可以运行。研究人员表示,这种方法有望通过进一步改进得到广泛应用。研究人员通过构建100根锂提取绳的阵列来展示其方法的潜在可扩展性。目前,该团队正在开发第二代技术,以实现更高的效率、更高的产量和更好的结晶过程控制。此外,Zheng领导成立了初创公司Pureli Inc.,为了改进技术,并将其推向更广泛的市场。
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