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普林斯顿大学开发出新的锂提取技术,可提高现有锂设施的产量

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导读:锂是电动汽车和电网储能中电池的重要组成部分,但是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占用大量土地和时间。据外媒报道,普林斯顿大学的研究人员开发出新的提取技术,可以减少生产锂所需的占地面积和时间。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稀而不值得使用的资源。


(图片来源:普林斯顿大学)

据学术期刊《自然-水》(Nature Water)近期发表的文章介绍,该技术的核心是一组扭曲成绳的多孔纤维,并具有亲水核心和疏水表面。将其末端浸入盐水溶液中,水会通过毛细管作用沿着绳子向上移动(与树木将水从根部吸收到叶子上的过程相同)。然后,每根绳表面的水很快蒸发,从而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,最终形成易于收取的氯化钠和氯化锂晶体。

另外,由于物理性质不同,锂和钠会在绳上的不同位置结晶。钠盐的溶解度较低,会在绳的下端结晶,而高溶解度锂盐则在顶端附近结晶。由于二者自然分离,该团队可以单独收集锂和钠。以前,这通常需要使用额外的化学品。

该团队负责人Z. Jason Ren表示:“这项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。该过程不像其他很多提取技术那样需要使用额外的化学品,而且与传统的蒸发方法相比,可以大量节省水。”

锂供应有限是向低碳社会转型的障碍之一。Ren表示:“这种方法成本低,易于操作,并且只需要很少的能源,将成为应对关键能源挑战的环保解决方案。”

绳上的蒸发池

传统的盐水提取需要建造一系列巨大的蒸发池,以从盐滩、咸湖或地下水含水层中浓缩锂。这个过程可能需要几个月到数年之久,而且受环境影响商用可行性有限。

相比之下,这种绳技术更加紧凑,并且可以更快地生产锂。研究人员表示,将这种技术从实验室扩展到工业规模还需要更多的工作,但估计可以减少当前操作所需的土地面积达90%以上,并且可以将蒸发过程加速20倍以上。与传统蒸发池相比,新方法可以在不到一个月的时间内获得初步的锂收成。

此外,新方法还可以扩大锂来源,例如废弃的油气井和地热盐水。这些资源太少或太稀,目前被视为不适合用于提取锂。研究人员表示,由于蒸发速度加快,该技术可以在更潮湿的气候中运行。他们甚至在探讨这项技术是否可用于从海水中提取锂。

研究合著者Sunxiang (Sean) Zheng表示:“这一过程就像是把蒸发池挂在绳子上,可以通过更少的空间和更精确的过程控制来获得锂。如果能够扩大规模,或将为实现环保的锂提取开辟新前景。”

生产这种绳的材料成本很低,而且该技术不需要化学处理即可运行。研究人员表示,通过进一步的改进,这种方法有望得到广泛采用。研究人员通过构建100个锂提取绳的阵列,展示其方法的潜在可扩展性。目前,该团队已在开发第二代技术,以实现更高的效率、更高的产量,以及更好地控制结晶过程。另外,Zheng领导成立了一家初创公司PureLi Inc.,以完善该技术并将其推向更广泛的市场。

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