С новой технологией океан станет источником дешевого лития, водорода, хлора и питьевой воды - «Технологии»

С распространением литиевых аккумулятором спрос на этот самый легкий металл резко возрос и продолжает увеличиваться, в том числе за счет активной электрификации транспорта. Решить вопрос с поставками этого незаменимого для производства батарей вещества способна система, предложенная учеными из саудовского Научно-технологического университета имени короля Абдаллы.

Они разработали установку, позволяющую дешево получать литий из морской воды. По заявлению исследователей, в океанах его примерно в 5000 раз больше, чем в наземных месторождениях. Дополнительными продуктами этого процесса являются газообразные водород и хлор, а также опресненная вода.

Основной компонент разработки — электрохимический элемент, разделенный мембранами на три отсека. Через средний циркулирует морская вода. Вторая камера заполнена буферным раствором и содержит медный катод с каталитическим покрытием из платины и рутения. От первого отсека ее отделяет керамическая мембрана из оксида лития-лантана-титана (LLTO) с порами, которые пропускают катионы лития, но не дают проходить более крупным ионам металлов. В то же время отрицательные ионы из морской воды могут переходить через анионообменную мембрану в третье отделение, где находится платино-рутениевый анод.

Когда на электрохимический элемент подается ток, литий начинает собираться во втором отсеке, притягиваясь через LLTO-мембраны к катоду, на котором при этом выделяется водород, а на аноде образуется газообразный хлор. Если в обычной морской воде концентрация лития составляет около 0,2 частей на миллион (ppm), то после пяти 20-часовых циклов работы установки его содержание в буферном растворе достигает 9000 ppm. После центрифугирования, промывания и просушки этой жидкости получается порошок фосфата лития с чистотой 99,94%, делающей его подходящим для производства аккумуляторов.

Как сообщают исследователи для добычи таким образом 1 кг лития нужно затратить 76,3 кВт•ч, что соответствует примерно 5 долларам США. При этом также можно собрать 0,87 кг водорода и 31,12 кг хлора. Кроме того, после многократного пропускания через установку морская вода становится пресной, так как ее соленость снижается до 500 ppm.

По словам ученых, «незначительное снижение производительности» LLTO-мембраны наблюдается только после 2000 часов эксплуатации, а расходы на электроэнергию являются основной частью затрат, необходимых для получения лития новым способом.

Источник: kaust.edu.sa