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美国研究人员从受污染的水中提前锂 可降低电动汽车电池成本

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盖世汽车 手机、笔记本电脑或者都需要依赖锂,此种元素的需求量特别大。虽然全球的锂供应量十分充足,但是获取和提取锂仍是一个具有挑战性且效率低下的过程。

,一个由工程师和科学家组成的跨学科小组研发了一种从受污染的手中提取锂的方法。该项新研究能够简化从盐水(卤水)中提取锂的过程,能够大大增加锂的供应量,并降低为电动汽车、电子设备以及其他各种设备提供动力的锂电池的成本。目前,人们通常利用太阳能蒸发技术从南美洲的盐水中获取锂,该工程成本高昂,需要花费数年的时间,而且在此过程中就会损失大部分锂。

锂提取(图片来源:得克萨斯大学奥斯汀分校)

不过,美国得克萨斯大学奥斯汀分校和加州大学圣芭芭拉分校的研究团队设计了一种薄膜,可以在钠等其他离子上精确地分离出锂,显著提高了锂元素的收集效率。

除了盐水,石油和天然气生产过程中产生的废水中也含有锂,但至今仍未得到开发。研究人员表示,得克萨斯州鹰滩页岩油气项目(Eagle Ford Shale)中采用的水力压裂法制造的仅一周的水,就有可能生产出足够300辆电动汽车电池或170万台智能手机使用的锂。因此,该技术具有极大地发展机遇,可以极大地增加锂的供应量,并降低依赖锂的设备的成本。

该项研究的核心是,研究人员利用冠醚制造了一种新型聚合物膜,冠醚是一种具有特定化学功能的配位体,可以结合特定的离子,此前从未作应用于水处理膜或作为水处理膜的一部分被研究,不过,其能够靶向水中的特定分子,而此种特定分子是锂提取的关键成分。

在大多数聚合物中,钠穿过膜的速度比锂快。不过,在此类新材料中,锂的移动速度比钠快,而钠是含盐水中常见的污染物。通过计算机建模,研究小组发现造成此种情况的原因。钠离子与冠醚结合,速度被减慢,而锂离子仍未与冠醚结合,因而能够更快地穿过该聚合物。

该项发明代表了膜科学发展的新前沿,因为该发展需要各大学跨越聚合物合成、膜表征和建模模拟等领域进行合作。

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