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美國研究人員從受污染的水中提取鋰 可降低電動汽車電池成本

蓋世汽車 Fairy 2021-09-10 08:30:02

蓋世汽車訊 手機、筆記本電腦或者電動汽車都需要依賴鋰,此種元素的需求量特別大。雖然全球的鋰供應量十分充足,但是獲取和提取鋰仍是一個具有挑戰性且效率低下的過程。

據外媒報道,一個由工程師和科學家組成的跨學科小組研發了一種從受污染的水中提取鋰的方法。該項新研究能夠簡化從鹽水(鹵水)中提取鋰的過程,能夠大大增加鋰的供應量,并降低為電動汽車、電子設備以及其他各種設備提供動力的鋰電池的成本。目前,人們通常利用太陽能蒸發技術從南美洲的鹽水中獲取鋰,該工程成本高昂,需要花費數年的時間,而且在此過程中就會損失大部分鋰。

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鋰提。▓D片來源:得克薩斯大學奧斯汀分校)

不過,美國得克薩斯大學奧斯汀分校和加州大學圣芭芭拉分校的研究團隊設計了一種薄膜,可以在鈉等其他離子上精確地分離出鋰,顯著提高了鋰元素的收集效率。

除了鹽水,石油和天然氣生產過程中產生的廢水中也含有鋰,但至今仍未得到開發。研究人員表示,得克薩斯州鷹灘頁巖油氣項目(Eagle Ford Shale)中采用的水力壓裂法制造的僅一周的水,就有可能生產出足夠300輛電動汽車電池或170萬臺智能手機使用的鋰。因此,該技術具有極大地發展機遇,可以極大地增加鋰的供應量,并降低依賴鋰的設備的成本。

該項研究的核心是,研究人員利用冠醚制造了一種新型聚合物膜,冠醚是一種具有特定化學功能的配位體,可以結合特定的離子,此前從未作應用于水處理膜或作為水處理膜的一部分被研究,不過,其能夠靶向水中的特定分子,而此種特定分子是鋰提取的關鍵成分。

在大多數聚合物中,鈉穿過膜的速度比鋰快。不過,在此類新材料中,鋰的移動速度比鈉快,而鈉是含鹽水中常見的污染物。通過計算機建模,研究小組發現造成此種情況的原因。鈉離子與冠醚結合,速度被減慢,而鋰離子仍未與冠醚結合,因而能夠更快地穿過該聚合物。

該項發明代表了膜科學發展的新前沿,因為該發展需要各大學跨越聚合物合成、膜表征和建模模擬等領域進行合作。

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