導(dǎo)讀：鋰是電動汽車和電網(wǎng)儲能中電池的重要組成部分，但是生產(chǎn)這種銀白色金屬會帶來巨大的環(huán)境成本，包括從咸水中提取鋰需要占用大量土地和時間。據(jù)外媒報道，普林斯頓大學(xué)的研究人員開發(fā)出新的提取技術(shù)，可以減少生產(chǎn)鋰所需的占地面積和時間。研究人員表示，該系統(tǒng)可以提高現(xiàn)有鋰設(shè)施的產(chǎn)量，并充分利用以前被認為太少或太稀而不值得使用的資源。
（圖片來源：普林斯頓大學(xué)）
據(jù)學(xué)術(shù)期刊《自然-水》（Nature Water）近期發(fā)表的文章介紹，該技術(shù)的核心是一組扭曲成繩的多孔纖維，并具有親水核心和疏水表面。將其末端浸入鹽水溶液中，水會通過毛細管作用沿著繩子向上移動（與樹木將水從根部吸收到葉子上的過程相同）。然后，每根繩表面的水很快蒸發(fā)，從而留下鈉和鋰等鹽離子。隨著繩子上的水繼續(xù)蒸發(fā)，鹽濃度越來越高，最終形成易于收取的氯化鈉和氯化鋰晶體。
另外，由于物理性質(zhì)不同，鋰和鈉會在繩上的不同位置結(jié)晶。鈉鹽的溶解度較低，會在繩的下端結(jié)晶，而高溶解度鋰鹽則在頂端附近結(jié)晶。由于二者自然分離，該團隊可以單獨收集鋰和鈉。以前，這通常需要使用額外的化學(xué)品。
該團隊負責(zé)人Z. Jason Ren表示：“這項研究的目標(biāo)是通過蒸發(fā)和毛細管作用的基本過程來濃縮、分離和收獲鋰。該過程不像其他很多提取技術(shù)那樣需要使用額外的化學(xué)品，而且與傳統(tǒng)的蒸發(fā)方法相比，可以大量節(jié)省水。”
鋰供應(yīng)有限是向低碳社會轉(zhuǎn)型的障礙之一。Ren表示：“這種方法成本低，易于操作，并且只需要很少的能源，將成為應(yīng)對關(guān)鍵能源挑戰(zhàn)的環(huán)保解決方案。”
繩上的蒸發(fā)池
傳統(tǒng)的鹽水提取需要建造一系列巨大的蒸發(fā)池，以從鹽灘、咸湖或地下水含水層中濃縮鋰。這個過程可能需要幾個月到數(shù)年之久，而且受環(huán)境影響商用可行性有限。
相比之下，這種繩技術(shù)更加緊湊，并且可以更快地生產(chǎn)鋰。研究人員表示，將這種技術(shù)從實驗室擴展到工業(yè)規(guī)模還需要更多的工作，但估計可以減少當(dāng)前操作所需的土地面積達90%以上，并且可以將蒸發(fā)過程加速20倍以上。與傳統(tǒng)蒸發(fā)池相比，新方法可以在不到一個月的時間內(nèi)獲得初步的鋰收成。
此外，新方法還可以擴大鋰來源，例如廢棄的油氣井和地?zé)猁}水。這些資源太少或太稀，目前被視為不適合用于提取鋰。研究人員表示，由于蒸發(fā)速度加快，該技術(shù)可以在更潮濕的氣候中運行。他們甚至在探討這項技術(shù)是否可用于從海水中提取鋰。
研究合著者Sunxiang (Sean) Zheng表示：“這一過程就像是把蒸發(fā)池掛在繩子上，可以通過更少的空間和更精確的過程控制來獲得鋰。如果能夠擴大規(guī)模，或?qū)閷崿F(xiàn)環(huán)保的鋰提取開辟新前景。”
生產(chǎn)這種繩的材料成本很低，而且該技術(shù)不需要化學(xué)處理即可運行。研究人員表示，通過進一步的改進，這種方法有望得到廣泛采用。研究人員通過構(gòu)建100個鋰提取繩的陣列，展示其方法的潛在可擴展性。目前，該團隊已在開發(fā)第二代技術(shù)，以實現(xiàn)更高的效率、更高的產(chǎn)量，以及更好地控制結(jié)晶過程。另外，Zheng領(lǐng)導(dǎo)成立了一家初創(chuàng)公司PureLi Inc.，以完善該技術(shù)并將其推向更廣泛的市場。
