科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

英國科學(xué)家研制出一種新型電化學(xué)反應(yīng)器，能從天然鹽水溶液中提取鋰。研究團(tuán)隊(duì)表示，這種方法不僅實(shí)現(xiàn)了97.5%的高純度鋰提取，還大大降低了傳統(tǒng)提取方法帶來的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)推動(dòng)可再生能源儲(chǔ)存和電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展大有助力。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《美國國家科學(xué)院院刊》。

鋰作為可再生能源儲(chǔ)存和電動(dòng)汽車電池的關(guān)鍵材料，其需求量與日俱增。但傳統(tǒng)礦石開采鋰的難度和成本不斷攀升，天然鹽水（地?zé)岘h(huán)境中發(fā)現(xiàn)的咸水）已成為一種極具潛力的鋰來源。

不過，天然鹽水中還含有鈉、鉀、鎂、鈣等離子。它們的化學(xué)性質(zhì)與鋰相似，使得傳統(tǒng)分離技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)高選擇性提取，且能耗和化學(xué)廢物顯著增加。鹽水中的高濃度氯離子還可能在傳統(tǒng)電化學(xué)過程中產(chǎn)生有害的氯氣，進(jìn)一步加劇了鋰提取過程的復(fù)雜性以及危險(xiǎn)性。

在最新研究中，美國萊斯大學(xué)團(tuán)隊(duì)研制出一種新型三室電化學(xué)反應(yīng)器，解決了這些難題。

與傳統(tǒng)方法不同，新反應(yīng)器增加了一個(gè)包含多孔固體電解質(zhì)的中間室，能通過控制鹽水通過時(shí)的離子流，有效防止發(fā)生不必要的反應(yīng)。同時(shí)，陽離子交換膜充當(dāng)氯離子的“守門人”，阻止它們到達(dá)電極區(qū)域，從而避免了氯氣的產(chǎn)生。位于電解槽另一側(cè)的專用鋰離子導(dǎo)電玻璃陶瓷膜則能選擇性地為鋰“放行”，同時(shí)攔截其他離子，顯著減少了天然鹽水中鉀、鎂、鈣等離子的干擾，實(shí)現(xiàn)了高選擇性鋰提取。

該反應(yīng)器提取鋰的純度達(dá)到97.5%，且極大減少了氯氣的產(chǎn)生，使鋰提取過程更加安全環(huán)保，有望改變從地?zé)猁u水等來源提取鋰的游戲規(guī)則。

此外，研究團(tuán)隊(duì)觀察到，鈉離子容易在膜表面積聚，這會(huì)影響鋰的輸送效率并增加能耗。他們計(jì)劃通過調(diào)整電流水平、增加表面涂層等方法，進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)器的性能。