En la carrera para satisfacer la creciente demanda mundial de litio, un componente importante de las baterías de vehículos eléctricos, un equipo de investigadores del laboratorio Elmelik de la Universidad de Rice ha desarrollado un método para extraer litio, que puede hacer que la industria sea nueva.
Apareció en su estudio Desarrollo científico, Los investigadores mostraron electrolitos de estado sólido (SSE) nuevamente como material de membrana para extraer litio de agua. Si bien realmente está diseñado para la entrega rápida de iones de litio en baterías de estado sólido, no hay otros iones o solventes líquidos, la estructura altamente configurada y limitada de los SSE permite la separación extraordinaria de los iones y el agua en la mezcla acuática.
Este descubrimiento ofrece un desarrollo potencial en la recuperación de recursos sostenibles, lo que reduce la dependencia de las técnicas tradicionales de minería y extracción que son oportunas y ambientalmente dañinas.
“El desafío no se trata solo del aumento de la producción de litio, sino también a punto de hacer lo que es sostenible y económicamente viable”.
Los investigadores están buscando tecnologías directas de extracción de litio para hacer que la extracción de litio sea ambientalmente sostenible, los investigadores que recuperan el litio de fuentes no convencionales como el petróleo y el gas, las aguas residuales industriales y las salmueras geotérmicas. Sin embargo, estos métodos han luchado con la selectividad de iones, especialmente cuando se trata de separar el litio de iones o cargas similares como el magnesio y el sodio.
El enfoque novedoso desarrollado por Emilik y su equipo depende de la diferencia fundamental entre los SSE y las membranas nanopóricas tradicionales. Mientras que las membranas tradicionales se basaban en los agujeros de nanoskle hidratados para el transporte de iones, los iones de litio de transborda de sss esss a través de una red de cristal altamente ordenada a través del mecanismo de Anyrodros esperado.
“Esto significa que el litio puede migrar a través de la membrana, mientras que otros iones competitivos, e incluso el agua se han bloqueado efectivamente”, dijo Sohum Patel, el primer autor del Instituto de Tecnología de Massachusetts. “El alto litio selectivo -litio -to -litio -a -litio -to -lithium es un método altamente efectivo, porque la energía solo se mueve para mover los iones de litio deseados que cruzan la membrana”.
El equipo de investigación, que incluye a Ripita Adia, Vyai Pan y Jianho Kian, investigadores de documentales post en el laboratorio de laboratorio en arroz, experimentó esta tendencia utilizando la configuración de electrodelessis, donde un campo eléctrico aplicable operó iones de litio que cruzan la membrana. Los resultados fueron sorprendentes: incluso en la gran cantidad de iones competitivos, el SSE demostró un silicotismo de litio permanentemente perfecto, que no tiene iones competitivos identificados en la corriente del producto, algunos no han logrado obtener tecnologías de membrana tradicionales.
Utilizando la combinación de técnicas informáticas y experimentales, el equipo investigó por qué los SSE mostraron un silicotismo de iones de litio tan significativo. Estos resultados han revelado que la red de cristal dura y fuerte del SSE ha impedido las moléculas de agua y los iones grandes al pasar grandes iones como el sodio de la estructura de la membrana. Los iones de magnesio, que tienen diferentes cargas de iones de litio, tampoco fueron consistentes con la estructura cristalina y, por lo tanto, fueron rechazados.
“La red actúa como un tamiz molecular, que solo da un pase de onzas de litio”, dijo Elmilich. “Esta combinación de eliminar el tamaño y la carga más precisos es la que hace que la membrana SSE sea tan única”.
Los investigadores señalaron que los iones competitivos no ingresaron al SSE, su presencia en la solución de alimentación redujo el flujo de litio al bloquear los sitios de superficie disponibles para el intercambio de iones, creen que se puede resolver a través de una ingeniería más material.
Con la escasez de litio en el horizonte, las industrias dependen de las baterías de iones de litio, incluidos los sectores automotrices, electrónicos y de energía renovable, que buscan fuentes de litio adicionales y métodos de extracción más sostenibles. Las membranas basadas en SSE jugaron un papel importante en la obtención de un suministro de litio estable sin herramientas ambientales mineras tradicionales.
“Al integrar el SSE en el sistema de electrodos, podemos permitir la extracción directa de litio de varias fuentes de agua, lo que puede reducir la necesidad de grandes estanques de vapor y pureza química”, dijo Patel. “Esto puede reducir significativamente la imagen ambiental de la producción de litio al hacer que el proceso sea más eficiente”.
Estos resultados también proponen una aplicación más amplia más allá del litio iluminado por SSE en la separación selectiva de iones.
“Los procedimientos de selectividad de iones en el SSE pueden afectar el desarrollo de membranas similares para eliminar otros elementos importantes de las fuentes de agua”, dijo Elimelich. “Puede abrir una nueva puerta de clase de contenido de membrana para recuperar recursos”.
