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Wissenschaftler haben gelernt, reines Lithium aus Meerwasser zu gewinnen

Eine Gruppe von Ingenieuren der King Abdullah University of Science and Technology (Saudi-Arabien) hat eine revolutionäre Methode entwickelt Gewinnen von reinem und vor allem billigem Lithium, das für den Einsatz in wiederaufladbaren Batterien geeignet ist, von gewöhnlichen Meerwasser.

Gleichzeitig erwies sich die vorgeschlagene Methode zur Gewinnung dieser strategisch wichtigen Komponente für Batterien als wesentlich effektiver als die bisher in der Industrie verwendeten.

Wissenschaftler haben gelernt, reines Lithium aus Meerwasser zu gewinnen

Frühe Versuche, Lithium aus Meerwasser zu gewinnen und eine neue Methode

Bisher von Wissenschaftlern verwendete Methoden zur Extraktion von Lithium aus einer Mischung von Metallen, die im Meerwasser vorhanden sind, haben sehr bescheidene Ergebnisse geliefert. Trotz der Tatsache, dass Meerwasser etwa 5.000 Mal mehr Lithium enthält, als durchschnittlich in den Tiefen der Erde zu finden ist, beträgt die Lithiumkonzentration nur 0,0002%.

Um die Effizienz der Lithiumgewinnung aus Meerwasser zu maximieren, beschlossen die Wissenschaftler, einen Antrag zu stellen ein innovatives Verfahren, bei dem entschieden wurde, keramische Membranen aus Metalloxiden zu verwenden (LLTO).

Dabei waren im Gitter der verwendeten Membran ausreichend große Löcher vorhanden, durch die Lithiumionen frei genug hindurchtreten, jedoch keine anderen Metallionen.

Wissenschaftler haben gelernt, reines Lithium aus Meerwasser zu gewinnen

In diesem Fall besteht die Zelle selbst aus drei Kammern, in denen in einer von ihnen positiv geladene Lithium-Ionen durch LLTO pass passieren - Membranen in die nächste Kammer, in der sich eine Pufferlösung und eine zusätzlich mit Platin beschichtete Kupferkathode befinden und Ruthenium.

Negativ geladene Lithiumionen werden durch eine Standard-Anionenfiltermembran geleitet und gelangen dann in eine andere Kammer, in der sich eine Natriumchloridlösung und eine Platin-Ruthenium-Anode befinden.

Tests einer neuen Methode zur Gewinnung von Lithium und deren Ergebnisse

Aufbau eines Membranprozesses für kontinuierliches elektrisches Pumpen. (a) schematische Darstellung einer Dreikammer-Elektrozelle zur kontinuierlichen Anreicherung von Lithium aus die anfängliche Lösung im Kathodenraum und die gleichzeitige Erzeugung von H 2 und Cl 2 an Kathode und Anode beziehungsweise; (b) fotografisches Bild, das die Anreicherungsanlage zeigt; (c) LLTO-Kristallstruktur im Ball- und Schlägermodus; (d) Darstellung der Lithiumionenperkolation im LLTO-Gitter; (e) Bilder, die eine LLTO-Membran vom Glastyp (~ 20 mm Durchmesser) zeigen; (f) Bilder, die eine Hohlkathode aus Kupferfasern zeigen, die an einem Ende mit einer katalytischen Pt/Ru-Beschichtung (dunkle Farbe) beschichtet ist.
Aufbau eines Membranprozesses für kontinuierliches elektrisches Pumpen. (a) schematische Darstellung einer Dreikammer-Elektrozelle zur kontinuierlichen Anreicherung von Lithium aus die anfängliche Lösung im Kathodenraum und die gleichzeitige Erzeugung von H 2 und Cl 2 an Kathode und Anode beziehungsweise; (b) fotografisches Bild, das die Anreicherungsanlage zeigt; (c) LLTO-Kristallstruktur im Ball- und Schlägermodus; (d) Darstellung der Lithiumionenperkolation im LLTO-Gitter; (e) Bilder, die eine LLTO-Membran vom Glastyp (~ 20 mm Durchmesser) zeigen; (f) Bilder, die eine Hohlkathode aus Kupferfasern zeigen, die an einem Ende mit einer katalytischen Pt/Ru-Beschichtung (dunkle Farbe) beschichtet ist.

Ingenieure testeten ihre Lithium-Produktionsanlage mit Wasser aus dem Roten Meer. Und als Ergebnis der durchgeführten Elektrolyse gelang es ihnen, die Lithiumkonzentration in der angereicherten Lösung auf 0,9% zu erhöhen, die später zur Reinigung verwendet wurde.

Damit das resultierende Lithium die strengen Standards der Batteriehersteller erfüllt Batterien führten die Ingenieure auch eine wichtige Optimierung des Säuregehalts der Lösung durch, um einen Feststoff zu erhalten Lithiumphosphat.

Um auf diese Weise ein Kilogramm Lithium zu gewinnen, müssen nach Angaben der Vertreter des Konzerns etwa fünf Dollar für Strom ausgegeben werden. Gleichzeitig zahlt sich die weitere Nutzung von Wasserstoff und Chlor (die bei der Elektrolyse freigesetzt werden) leicht aus Stromkosten, und nach der Aufbereitung kann das verbleibende Meerwasser weiterverwendet werden Entsalzung.

Die Ergebnisse der Arbeit teilten die Wissenschaftler auf den Seiten der Zeitschrift Energy & Environmental Science.

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