提锂技术颠覆性大突破!新工艺可将效率提高20倍 还无需大面积用地

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锂是电动汽车电池和储能系统的基本元素,人类有望实现更环保的未来。然而,它的生产对于环境具有显著影响。从盐水中提取锂需要大量的土地和时间,大型作业占地数十平方英里,通常需要一年多的时间才能开始生产。

现在,美国普林斯顿大学的研究人员已经开发出一种提取技术,可以大幅减少锂生产所需的土地和时间。研究人员表示,他们的系统可以提高现有锂设施的产量,并解锁以前被认为太小或被稀释而不值得使用的锂资源。

最近发表在《自然水》(Nature Water)杂志上的一篇论文描述了这项技术的核心,它是一组多孔纤维绞成串,研究人员设计了一个亲水的核心和一个拒水的表面。当绳子的末端浸入盐水溶液时,水通过毛细管作用沿着绳子向上流动——这与树木将水从根吸到叶的过程相同。

然后,水从每根绳子的表面迅速蒸发,留下钠和锂等盐离子。随着水的不断蒸发,盐的浓度越来越高,最终在绳子上形成氯化钠和氯化锂晶体,这样就很容易收获。

此外,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过渡的一个障碍。我们的方法便宜、容易操作,而且只需要很少的能源。这是一种环保的解决方案,可以解决关键的能源挑战。”他补充说,

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。

“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。”他们说。

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