Az óceánok óriási mennyiségben tartalmazzák az akkuipar kulcselemét, ennek kitermelését azonban eddig képtelenség volt olyan módon megoldani, hogy gazdaságilag megérje.

Az elektromos eszközök piaca óriási igényt teremtett a lítium iránt, a nagy energiasűrűségű akkumulátorok alapanyagaként használt elem azonban korlátozottan áll rendelkezésre a Földön. A Stanford kutatói viszont kidolgoztak egy módszert, amellyel óriási mennyiségű, eddig kiaknázatlan lítiumhoz férhetnek hozzá: ezt egyenesen a tengervízből vonnák ki.

Az elektromos autók, telefonok és más eszközök gyártói jelenleg több mint 160 ezer tonna lítiumot használnak fel évente, és ez a mennyiség a következő évtized során várhatóan megtízszereződik. A jelenleg felhasznált lítiumkészletek viszont korlátozottak: ezek egy maroknyi országra koncentrálódnak, ahol a lítiumot bányásszák vagy nagy sótartalmú tavakból termelik ki. A szakértők évek óta mondják, hogy ezek a készletek kimerülőben vannak.

A tengervíz ugyanakkor rengeteg lítiumot tartalmaz: a világ óceánjaiban a becslések szerint összesen 230 milliárd tonna lehet az anyagból. A probléma az, hogy a természetes tengervízben erősen hígított formában van jelen a lítium, nagyjából 0,2 ppm-es mennyiségben. A szakértők már korábban is próbálkoztak különféle szűrőrendszerekkel szelektíven kiszűrni a lítiumot a tengervízből, ezek a technikák azonban rendszerint nagy mennyiségű víz elpárologtatásával járnak, ami rendkívül terület- és időigényes folyamat.

A Szöuli Nemzeti Egyetem kutatói „lítiumgyűjtő” elektródákkal próbálták áthidalni ezt a problémát: az általuk fejlesztett lítiumion-akku elektródáit közvetlenül a sós vízbe engedték, és azok többrétegű anyaga megkötötte az ionokat, miközben az akkumulátoros rendszer töltődött. Ennek során azonban az elektróda a lítium-ionokhoz kémiailag hasonló nátrium-ionokat is megkötötte, ami azért probléma, mert az utóbbiból 100 ezerszer több van a tengervízben, mint lítiumból. Az elektródák így gyorsan felteltek nátriummal, miközben lítiumot alig szedtek össze.

A Stanford szakértői erre a munkára alapoztak, amikor létrehozták saját gyűjtőelektródájukat. Ez szelektívebben válogat az ionok közül, ugyanis a külső rétegét titán-dioxid alkotja, amelyen elsősorban a kisebb méretű lítium-ionok jutnak át, a nátrium-ionok viszont sokkal nehezebben. A kutatók a rendszer működését is megváltoztatták, ahelyett, hogy folyamatos negatív feszültség alá helyezték volna az elektródát, ciklikusan változtatták a feszültséget. Először negatív feszültség alá helyezték, majd szüneteltették, majd pozitívra váltottak.

Ennek hatására az történt, hogy a lítium-ionok benyomultak az elektróda anyagába, majd amikor a feszültség pozitívra váltott, elkezdték elhagyni azt. Mivel azonban az elektródának elsősorban a lítiumra van affinitása, először a kisebb mennyiségben, de szintén bejutott nátrium-ionok távoztak, a lítium java pedig kellően rövid pozitív szakasz esetén bennmaradt. A ciklusok ismételgetésével így egyre több lítium gyűlt össze az elektródában. Mindössze 10 ciklus után – ami összesen pár percig tartott – az elektróda anyaga fele-fele arányban tartalmazott lítiumot és nátriumot.

Ez igen figyelemre méltó szelektivitás a korábbi hasonló próbálkozásokhoz képest. Bár a módszer még mindig költségesebb, mint a szárazföldi lítium kitermelése, a kutatók szerint a hatékonyságot tovább lehet növelni a jövőben. És persze ahogy a szárazföldi lítium ára növekedni fog, az eltérés egyre mérsékeltebb lesz. Az új metódusnak ugyanakkor nagy előnye lehet, hogy általa a kutatók szerint a kidobott lítiumion-akkukból is jó arányban lehetne kinyerni a lítiumot, ami különösen hasznos lenne, hiszen nagy mértékben újrahasznosíthatóvá tenné az értékes anyagot.

Forrás: ipon.hu / sciencemag.org

Tafedim tea

Zanzibar Guru

WeblapWebáruház.hu

Map

free counters

Látogatók

Összesen4444731

Jelenleg az oldalon

16
Online