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鋰是自動駕駛汽車電池中的重要元素，KAUST的研究人員已經(jīng)開發(fā)出了一種從海水中提取鋰的方法，這種方法十分經(jīng)濟。（圖片來源：Morgan Bennett Smith）
在為電動汽車提供動力的電池中，鋰是關(guān)鍵元素。由于鋰的需求量飆升，陸地上鋰資源預(yù)計將在2080年耗盡。KAUST的研究人員現(xiàn)已開發(fā)了一種經(jīng)濟、可行的系統(tǒng)，可從海水中提取高純度的鋰。
海洋中的鋰含量是陸地的5000倍，但濃度極低，約為0.2ppm。一些更大的金屬離子，包括鈉、鎂和鉀，都以較高的濃度存在于海水中；然而，先前從這種混合物中提煉鋰的研究成果甚微。
（圖片來源：pixabay）
KAUST研究團隊用一種電化學(xué)電池解決了這個問題，這種電池含有由鋰鑭鈦氧化物（LLTO）制成的陶瓷膜。它的晶體結(jié)構(gòu)所含的空穴足夠?qū)?，剛好能讓鋰離子通過，同時阻擋更大的金屬離子?！癓LTO膜以前從未應(yīng)用于提取和濃縮鋰離子”，研發(fā)該電池的博士后Zhen Li說。
該電池有三個隔室。海水流入中央進料室，正鋰離子通過LLTO膜進入側(cè)室，側(cè)室包含緩沖溶液和鍍有鉑、釕的銅陰極。同時，陰離子通過一層標準的陰離子交換膜離開進料室，進入含有氯化鈉溶液和鉑釕陽極的第三個室。
研究人員利用紅海的海水測試了這個系統(tǒng)。在3.25V電壓下，電池陰極產(chǎn)生氫氣，陽極產(chǎn)生氯氣。這推動了鋰離子的跨膜（LLTO膜）運輸，并在側(cè)室累積。
這些富含鋰的水將成為原料，再經(jīng)過四輪循環(huán)處理，最終可達到9000 ppm以上的濃度。調(diào)整該溶液的pH值，就可得到固體磷酸鋰，它僅含微量的金屬雜質(zhì)離子，足以滿足電池制造商的要求。
（圖片來源：pixabay）
研究人員估計，從海水中提取1公斤鋰，價格僅需5美元。電池產(chǎn)生的氫氣、氯氣的價值遠遠能抵消這一成本，并且剩余的海水也可以通過海水淡化廠產(chǎn)生淡水。
“我們將繼續(xù)優(yōu)化膜結(jié)構(gòu)和電池設(shè)計，以提高這個過程的效率?！苯M長Zhiping Lai說。
他的研究團隊還希望與玻璃行業(yè)合作，大規(guī)模生產(chǎn)低成本的LLTO膜。
翻譯：曾欣欣
審校：董子晨曦
引進來源：阿卜杜拉國王科技大學(xué)（KAUST）
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