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Forscher präsentieren Methode zur Gewinnung von Lithium aus Meerwasser
2021-06-11 09:30:50

Möglich wird dies durch eine elektrochemische Zelle, die eine Keramikmembran aus Lithium-Lanthan-Titan-Oxid (LLTO) enthält. Die Kristallstruktur von LLTO enthält Löcher, durch die Lithiumionen gerade passen und in eine separate Kammer geleitet werden – größere Metallionen werden dagegen blockiert. „Noch nie wurden LLTO-Membranen verwendet, um Lithiumionen zu extrahieren und zu konzentrieren“, sagt Entwickler Zhen Li.


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Die Forscher sagen, sie hätten die Zelle mit Meerwasser aus dem Roten Meer getestet. Bei einer Betriebsspannung von 3,25 Volt wurde an der Kathode Wasserstoff und an der Anode Chlorgas erzeugt. Lithiumhaltiges Wasser sammelte sich in einer Seitenkammer hinter der LLTO-Membran. Nach vier weiteren Behandlungszyklen hatte diese Flüssigkeit eine Lithiumkonzentration von mehr als 9.000 ppm erreicht.

Aus dieser Lösung soll festes Lithiumphosphat gewonnen werden, das nur noch Spuren anderer Metallionen enthält. Damit sei das Material rein genug, um die Anforderungen der Batteriehersteller zu erfüllen, sagen die Saudis.

„Wir werden die Membranstruktur und das Zelldesign weiter optimieren, um die Prozesseffizienz zu verbessern“, sagt Gruppenleiter Zhiping Lai. Sein Team hofft auch, mit der Glasindustrie zusammenzuarbeiten, um die LLTO-Membran in großem Maßstab und zu erschwinglichen Kosten herzustellen. Wann solche Membranen in größeren Mengen verfügbar sein könnten, machen die Forscher nicht.

Pläne, Lithium aus Meerwasser zu gewinnen, sind nicht neu; IBM Research berichtete bereits Ende 2019 über Batteriematerialien aus Meerwasser. Obwohl die Ozeane unvergleichlich mehr Lithium enthalten als die Reserven an Land, kommt das Material im Meerwasser nur in extrem geringen Konzentrationen vor. KAUST nennt in seinem Bericht eine Lithiumkonzentration von nur 0,2 ppm, während das Lithiumvorkommen in den Ozeanen etwa 5.000 mal höher ist als an Land.

Um dieses Lithium im größeren Maßstab zu gewinnen, wurden mit den Methoden bisheriger Forschungsprojekte enorme Mengen Meerwasser benötigt – und damit auch viel Energie, um diese Wassermengen durch die Anlagen zu pumpen. Die Methode der Saudis soll dieses Problem lösen. Laut ihrem Bericht schätzen sie, dass mit ihrer Entwicklung nur fünf US-Dollar Strom benötigt würden, um mit der Zelle ein Kilogramm Lithiumphosphat herzustellen. Hinzu kommt der Wert des produzierten Wasserstoffs und Chlors. Außerdem könnte das verbleibende Meerwasser in Entsalzungsanlagen zu Süßwasser aufbereitet werden. Dies würde die Kosten „mehr als kompensieren“.

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