Мировая гонка за литием выходит на новый уровень, и теперь ключевой ресурс для аккумуляторов могут начать добывать буквально из океана. Ученые из Чжэцзянского университета в Китае разработали солнечное устройство, способное одновременно извлекать литий из морской воды и опреснять ее, что открывает перспективы для более устойчивого и экологичного производства стратегически важного металла, передает inbusiness.kz со ссылкой на New-Science.ru.
Литий необходим для аккумуляторов электромобилей, смартфонов и другой электроники, однако традиционные месторождения ограничены, а их разработка часто сопровождается серьезным ущербом для окружающей среды. При этом в морской воде лития содержится огромное количество, но его концентрация крайне мала. Основная сложность заключается в том, что натрия в океане примерно в 60 тыс. раз больше, чем лития, и при испарении солей оборудование быстро покрывается твердым налетом, из-за чего процесс приходится останавливать.
"Новое устройство, получившее название солнечный экстрактор-качели, или SPSE, решает эту проблему за счет оригинальной конструкции и использования солнечной энергии. Оно выполнено в виде своеобразного "сэндвича": в центре находится литиеселективный адсорбирующий слой, а снаружи его окружают два гидрофобных слоя, поглощающих солнечное тепло. Вся система устанавливается под углом 30 градусов", - рассказали ученые.
Когда солнечное излучение нагревает поверхность устройства, морская вода начинает испаряться. В результате, ионы лития концентрируются и направляются к адсорбенту, тогда как солевые отложения, в основном, образуются на приподнятом конце конструкции. Ключевая идея заключается в эффекте качелей. По мере накопления соли масса на одном конце увеличивается, устройство наклоняется в обратную сторону, и загрязненный участок погружается в воду. Океан сам смывает солевой налет, обеспечивая естественную самоочистку и непрерывную работу системы без остановок.
Испытания показали, что такая схема действительно эффективна. Поглощение лития оказалось на 69 процентов выше, по сравнению со стандартными погружными методами. При этом селективность по отношению к натрию превысила его в 370 тыс. раз, что является критически важным показателем для реальной эксплуатации. Дополнительно система создает локальную зону, где концентрация ионов лития возрастает в 15,5 раза, благодаря чему значительно ускоряется кинетика адсорбции.
"Еще одним важным преимуществом технологии стало одновременное опреснение воды. В перспективе это означает, что добыча лития может сопровождаться получением питьевой воды, что особенно актуально для прибрежных регионов с дефицитом пресных ресурсов. Таким образом, одна установка способна решать сразу две глобальные проблемы", - подчеркнули авторы исследования.
При этом ученые признают, что технология пока далека от промышленного внедрения. Используемые в прототипе марганцево-оксидные адсорбенты теряют эффективность примерно после 30 циклов работы. Сейчас исследователи рассматривают переход на более стабильные материалы на основе титана. Также предстоит адаптировать систему к работе в естественном диапазоне pH морской воды без добавления химических реагентов.
Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Device. Если дальнейшая доработка окажется успешной, солнечные "качели" могут изменить подход к добыче лития, сделав его более доступным, экологичным и устойчивым для мировой экономики.
Фото: New-Science.ru
Читайте по теме:
Почему Казахстан сидит на литии и ничего не делает
