Ученые разработали специальный электрод, который позволяет быстро и эффективно извлекать ионы лития из морской воды.
Литий является предпочтительным элементом современных аккумуляторов, поскольку позволяет хранить больше энергии на единицу массы по сравнению с другими материалами. Из-за развития электронных устройств и систем накопления электроэнергии его годовое потребление повышается и, согласно прогнозам, к 2025 году достигнет 500 тыс. тонн.
По оценкам исследователей, в морской воде содержится в 57 000 раз больше лития, чем на суше. Проблема заключается в его низкой концентрации (около 1 частицы на 5 миллионов), что, в сочетании с высоким содержанием в воде ионов натрия, значительно усложняет извлечение.
Исследователи из Стэндфордского университета решили проблему, разработав специальный электрод с покрытием из тонкого слоя диоксида титана. Оболочка TiO2 выполняет функцию барьера, не пропуская большие частицы натрия, но меньшие по размеру атомы лития могут без проблем проходить.
Несмотря на эффективность такого покрытия, со временем натрий накапливается на поверхности защитного слоя, блокируя фильтр. Команда решила данную проблему путем многократного изменения напряжения на противоположное. Это отталкивает ионы от электрода, но первыми поверхность покидают частица натрия, а литий уходит последним. После десяти таких циклов соотношение извлеченного лития к натрию составляет 1:1. Весь процесс занимает несколько минут.
Хотя данный метод является эффективным, но извлечение лития с его помощью обходится дороже, чем традиционная добыча на суше. Поэтому ученые продолжают совершенствовать систему и тестируют другие типы электродов.
Напомним, что недавно российские ученые создали новый материал для производства водорода из грязной и соленой воды.
текст: Илья Бауэр, фото: wallhere
