Lit jest kluczowym surowcem, potrzebnym dla baterii elektrycznych i magazynów energii odnawialnej, a jego zapotrzebowanie stale wzrasta. Naukowcy opracowali technologię, która być może pozwoli na ekologiczne i wydajne pozyskiwanie tego materiału z solanek geotermalnych.

Problemy z litem

Lit, niezbędny do produkcji baterii, pozyskiwany jest tradycyjnymi metodami wymagającymi intensywnego zużycia energii i szkodliwymi dla środowiska. Ponadto, proces separacji litu od innych jonów, na przykład sodu, potasu lub magnezu, jest bardzo skomplikowany z uwagi na ich podobne właściwości chemiczne. 

Naturalne solanki, na przykład te z gorących źródeł, są lepsze od trudnych w eksploatacji złóż skalnych. Co więcej, zawierają wysokie stężenia jonów chlorkowych, które mogą prowadzić do produkcji niebezpiecznego gazu chlorowego w tradycyjnych procesach elektrochemicznych, co dodatkowo komplikuje i sprawia, że proces ekstrakcji jest bardziej niebezpieczny. 

Zobacz też: Czy naukowcy rozwiązali największy problem baterii przyszłości?

Ekologiczna produkcja baterii?

Zespół naukowców z Rice University w stanie Houston w Teksasie stworzył reaktor, który działa przy użyciu membrany litowo-jonowej (LICGC), której zadaniem jest przepuszczanie tylko jonów litu przy jednoczesnym blokowaniu innych pierwiastków, co pozwala uzyskać czystość litu na poziomie nawet 97,5%. Proces ten jest przyjazny środowisku – nie wytwarza toksycznego chloru, który często jest produktem ubocznym w tradycyjnych metodach elektrochemicznych. 

Trójkomorowy reaktor elektrochemiczny poprawia selektywność i wydajność ekstrakcji litu z solanek. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod, wprowadza środkową komorę zawierającą porowaty stały elektrolit, która zapobiega niepożądanym reakcjom poprzez kontrolowanie przepływu jonów w solance. Membrana wymiany kationów uniemożliwia im dotarcie do obszaru elektrody, gdzie mogłyby się połączyć, aby wytworzyć gaz chlorowy – tym samym minimalizuje powstanie niebezpiecznych produktów ubocznych.

Wysoce selektywna ekstrakcja litu jest możliwa dzięki ceramicznej membranie litowo-jonowej (LICGC) po drugiej stronie elektrolizera, która selektywnie pozwala na przepływ litu, blokując jednocześnie inne jony. Wysoka przewodność jonowa i selektywność membrany LIGGC są kluczowe dla utrzymania wydajności, ponieważ znacznie zmniejszają zakłócenia ze strony innych jonów obecnych w naturalnych solankach. 

Membrany LIGGC są zazwyczaj stosowane w ogniwach litowo-jonowych ze stałym elektrolitem, jednak zastosowanie selektywnej ekstrakcji litu pozwoliło na wydajne wykorzystanie wysokiej przewodności jonowej i selektywności materiału.

Reaktor osiągnął bardzo dobre wyniki, w tym stopień czystości litu wynoszący 97,5 %Oznacza to, że układ mógł skutecznie oddzielać lit od innych jonów w solance, co jest kluczowe dla produkcji wysokiej jakości wodorotlenku litu, ważnego materiału do produkcji baterii. Ponadto, nowa konstrukcja reaktora znacznie zmniejszyła produkcję chloru gazowego, dzięki czemu proces stał się bezpieczniejszy i bardziej przyjazny dla środowiska. 

– Ten reaktor może stanowić duży krok naprzód w zwiększaniu wydajności ekstrakcji litu i zmniejszaniu jej szkodliwości dla środowiska – mówi profesor Lisa Biswal z Rice University.

Rozwiązanie to może umożliwić szersze wykorzystanie solanek geotermalne jako źródła litu, szczególnie tam, gdzie dotychczasowe metody wydobycia nie opłacały się. Zoptymalizowanie tej technologii pozwoli znacząco zwiększyć dostępność litu na rynku, wspierając globalną transformację energetyczną. Aktualnie trwają prace nad modyfikacją prądu lub zastosowaniem powłok ochronnych, które mają usprawnić proces.

Czytaj też: Czeka nas nowa era magazynowania energii?

Źródło: focus.pl, news.rice.edu

Fot.: Canva (Black_Kira/Getty Images)

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.