Produkcja samochodów elektrycznych wymaga litu. Niestety, lądowe rezerwy są ograniczone i mogą wyczerpać się do 2080 r. Zakładając, że wtedy pojazdy na prąd będą jeszcze popularniejsze niż dzisiaj, wydaje się być to problemem. Jest jednak pomysł, jak uzupełnić braki litu – pierwiastek ten można pozyskiwać z wody morskiej.
Niezwykłe źródło litu
Oceany zawierają około 5000 razy więcej litu niż lądy, ale w niewyobrażalnie małym stężeniu, wynoszącym około 0,2 ppm (części na milion). Zespół naukowców z King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) opracował nowy system ekstrakcji skoncentrowanego litu z wody morskiej. Wyniki ich badań zostały opublikowane w czasopiśmie “Energy & Environmental Science”.
Uczeni stworzyli ogniwo elektrochemiczne zawierające ceramiczną membranę składającą się z substancji oznaczonej jako LLTO (La0.57Li0.29TiO3), którego struktura krystaliczna ma otwory wystarczająco duże, aby umożliwić przepływ jonów litu, blokując jednocześnie większe jony metali.
Membrany LLTO nigdy wcześniej nie były używane do ekstrakcji i koncentracji jonów litu.Zhen Li z KAUST
Komórka składa się z trzech przedziałów. Woda morska wpływa do centralnej komory zasilającej, a następnie dodatnie jony litu przemieszczają się przez membranę LLTO i do sąsiedniego przedziału wyposażonego w roztwór buforowy, oprócz miedzianej katody pokrytej rutenem i platyną. Jony ujemne opuszczają komorę zasilania przez standardową membranę anionową i przechodzą przez trzecią sekcję zawierającą roztwór chlorku sodu oraz anodę platynowo-rutenową.
Czy to się opłaca?
Nowy system ekstrakcji litu był testowany z wodą morską zasysaną z Morza Czerwonego. Przy napięciu 3,25 V, ogniwo może generować gazowy chlor na anodzie i gazowy wodór na katodzie. To kieruje lit przez membranę LLTO, gdzie gromadzi się on w komorze bocznej. W rezultacie powstaje woda wzbogacona litem, która jest następnie wprowadzana z powrotem do ogniwa przez kolejne cztery cykle przetwarzania, wzbogacając stężenie pierwiastka aż do osiągnięcia 9000 ppm.
Następnie naukowcy zmieniają pH roztworu, tworząc stały fosforan litu, który zawiera jedynie śladowe ilości jonów innych metali. Produkt końcowy jest na tyle czysty, że mieści się w standardach producentów baterii do pojazdów elektrycznych. Proces ten wymagałby jedynie pięciu dolarów energii elektrycznej, aby wydobyć 1 kg litu z wody morskiej. To naprawdę niewiele!
Producenci samochodów coraz częściej podążają śladem Tesli, przestawiając się na napęd całkowicie elektryczny, aby ostatecznie odejść od paliw kopalnych, które są związane z wysoką emisją dwutlenku węgla i globalnym klimatem. Ale jeśli zabraknie nam litu, te plany trzeba będzie odłożyć w czasie. Dlatego też w przypadku ogniwa elektrochemicznego KAUST najważniejsza jest nie tyle możliwość pozyskania skoncentrowanych jonów litu, co możliwość ich pozyskania przy niskich kosztach i trwałej produkcji.
