Нова технология произвежда евтино литий и водород

С възхода на литиевите батери търсенето на този мек, сребристобял метал – най-лекият твърд елемент в периодичната таблица – експлодира. Заради надпреварата да станем нулевовъглеродно общество до 2050 г., налагаща електрифицирането на транспорта, литият ще бъде още по-ценен актив през следващите 30 години.

Доставката на суровини за батерии може дори да се окаже въпрос на национална сигурност. Глобалното лидерство на Китай в производството на електромобили изведе страната на преден план. Ала по-голямата част от земните резерви от литий са в „литиевия триъгълник“ на Чили, Боливия и Аржентина. Оказва се, че Китай контролира повече от половината от световните доставки просто чрез инвестиции и собственост.

Но както и при други метали като урана, земните ресурси бледнеят в сравнение с това, което има в морето. Според изследователи от Университета за наука и технологии на Крал Абдула (Саудитска Арабия), в океаните има около 5000 пъти повече литий, отколкото в сухоземните находища. А една новоразработена технология може да започне да го извлича достатъчно евтино, за да направи революция. При това в рамките на същия процес се произвеждат водороден газ, хлорен газ и обезсолена вода като бонус.

Процесът разчита на електрохимична клетка, съдържаща керамична мембрана, направена от литиево-лантанов титанов оксид (LLTO). Неговите пори са достатъчно широки, за да пропуснат литиевите йони, докато блокират по-големи метални йони. „LLTO мембраните никога преди не са били използвани за извличане и концентриране на литиеви йони“, казва изследователят посстдокторант Жен Жен, който разработва клетката.

Клетката има три отделения. В първото се влива морска вода. От него положително заредените литиеви йони преминават през LLTO мембраната във второ отделение. То съдържа буферен разтвор и меден катод, покрит с платина и рутений. Междувременно отрицателно заредените йони преминават през анионо-обменна мембрана в трето отделение, съдържащо разтвор на натриев хлорид, където са привлечени от платинено-рутениев анод.

Литият се изтегля през LLTO мембраната към катода, като се прилага ток, и процесът генерира водороден газ при катода и хлорен газ при анода, като и двете субстанции могат да бъдат събрани. Макар че съдържанието на литий е непреработената морска вода е с концентрация от едва 0,2 части на милион, експериментите са установили, че преминаването му през тази клетка в рамките на пет 20-часови етапа обогатява концентрацията до над 9000 части на милион, оставяйки разтвор, където се коригира рН, центрофугира се, изплаква се и се изсушава, за да остане литиево-фосфатен прах с чистота 99,94%, отговарящ на стандартите за литиево-фосфатен клас.

Според изследователския екип електроенергията, необходима за производството на килограм литий по този начин (около 76,3 kWh), би струвало съвсем малко – няколко долара. Всеки килограм литий би генерирал бонус от 0,87 кг водороден газ и 31,12 кг хлор газ.

Що се отнася до стойността на този килограм литиев фосфат, неговата цена при висока чистота се измерва с четирицифрени суми.

Друг страничен ефект от всичко това е, че морската вода, която преминава през този процес, излиза с обща концентрация на сол под 500 части на милион. Според изследователите това „предполага, че след прибирането на лития останалата вода може да се третира като сладка вода. Следователно процесът има потенциал да се интегрира с обезсоляването на морската вода, за да се подобри допълнително икономическата жизнеспособност.“

Колко време може да работи това чудо? Е, изследователите казват, че са тествали мембраната LLTO за повече от 2000 часа във водата на Червено море и са открили „незначително отслабване на работата“. А оборудването ще бъде ли скъпо? Не изглежда така. „Въпреки че все пак ще е необходим строг икономически анализ, за да се включат и други капиталови и оперативни разходи“, се казва в статията, „спорно е, че енергийните разходи са основните разходи в този процес“.

Навярно звучи добра инвестиция създаването на машина, която може да вади литий за батерии от океанската вода при незначителни разходи за електроенергия, добивайки допълително водород и изхвърляйки обезсолена вода.

Трябва все пак да се отбележи, че в самия дизайн на клетките има редкоземни метали. Също така процесът на обогатяване на морската вода отнема сто часа и това устройство е тествано само в лабораторна обстановка в много малък мащаб. Но изследователите казват, че има достатъчно място за оптимизация и тъй като изглежда, че процесът се ускорява значително в последните етапи, тъй като концентрациите на литий се повишават, изглежда, че перспективите са добри.

Остава да се проучи, разбира се, и въпросът как би се отразило намаляването на лития в окенската вода върху здравето на морските организми и на екосистемата като цяло.

1 коментар

  1. Това ако е вярно, дайте им 3 Нобелови награди на тия хора!

Напиши коментар

E-mail адресът Ви няма да бъде публикуван




*