Asst. Chong Liu professzor laboratóriuma új típusú elektródát fejleszt, amely értékes elemeket tud kinyerni a tengervízből az elektrokémiai interkalációnak nevezett eljárás segítségével. Ez a módszer az egyik legfenntarthatóbb módszer lehet a lítium kinyerésére bárhol. Hitel: Zich János
Asst. Prof. Chong Liu olyan elektródákat tervez megtervezni, amelyek lítiumot gyűjtenek az akkumulátorokhoz a tengervízből.
A becslések szerint az évtized végére az elektromos járművek eladása a lítium iránti keresletet csökkenteni fogja a jelenlegi szint ötszöröse. Ezt a hirtelen növekedést keresik a cégek új forrásokért az értékes fémből, de a Pritzker School of Molecular Engineering egyik tudósa University of Chicago úgy gondolja, hogy megvan az összes lítium, amire szükségünk van, és a parton vár.
Jelenleg kb A világ lítiumtartalmának 75%-a egy Argentínán, Bolívián és Chilén átnyúló hegyvidéki területről származik, a Lítium-háromszögnek nevezett területről. Ott a fémet úgy nyerik ki, hogy sós vizet hatalmas, szabadtéri medencékbe pumpálnak, ahol egy év alatt elpárolog. Ez a hosszadalmas folyamat azonban komoly szűk keresztmetszetet jelent a lítiumra éhes világban, és bár léteznek más források, a legtöbb környezetvédelmi költséggel jár.
Asst. Prof. Chong Liu
A fenyegető hiány megelőzése érdekében számos ország, köztük a Egyesült Államok, fenntartható kinyerési módszereket keresnek a keresett elemhez. Itt jön be Chong Liu, a Neubauer család adjunktusa a Pritzker School of Molecular Engineering-ben.
Liu anyagtudós – az anyag tulajdonságait tanulmányozza, hogy rendkívül speciális anyagokat hozzon létre. Laboratóriuma jelenleg egy új típusú elektródát fejleszt, amely értékes elemeket tud kinyerni a tengervízből az elektrokémiai interkalációnak nevezett eljárás segítségével. És bár Liu munkája még csak a kezdeti szakaszban jár, az egyik legfenntarthatóbb módszert jelentheti a lítium kitermelésére bárhol.
„Nagy motivációnk egy olyan folyamat létrehozása, amely a lehető legkörnyezetbarátabb” – mondta Liu. "Mivel elektrokémiai megközelítést alkalmazunk, teljesen elkerüljük az intenzív hő vagy erős savak szükségességét, és csak azt az elemet kapjuk, amelyet akarunk – ez az egyetlen ion szelektivitása."
Ezt a megközelítést az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma komolyan veszi. Szeptember 2-án Liu-t benevezték annak a 13 kutatónak a közé, akiknek része volt egy 30 millió dolláros alap célja, hogy biztosítsa az ország kritikus anyagellátását a tiszta energiatechnológiákhoz.
„Az elektromos járművek infrastruktúrájának bővítése, országunk elektromos hálózatának szilárdítása és a miénk áramellátása gazdaság A tiszta energiával foglalkozó munkahelyek millióinak mindegyike a kritikus anyagok, például a kobalt és a platina ellátási láncainak biztosításán múlik” – mondta Jennifer M. Granholm, az Egyesült Államok energiaügyi minisztere. „Szén-dioxid-mentes jövőnk kulcsa a tiszta amerikai iparágak felpörgetésében, az amerikai gyártmányú kritikus anyagok erős ellátási láncának kiépítésében, valamint az ebből eredő klímatechnológiák agresszív bevezetésében rejlik itt és külföldön.”
Az elektrokémiai megközelítés
Liu módszerének megértéséhez hasznos elképzelni egy elektromágnest. Hasonlóan ahhoz, ahogy az elektromágnes vonzza és összegyűjti a vasfémet, Liu eljárása képes vonzani és összegyűjteni a lítiumot. Az elektrokémiai interkalációban nincs mágnesesség – ehelyett az ionokat elektromos tér vonzza –, de az elv hasonló. A munkások egy elektródasort meríthetnek egy tengervíz-medencébe, magukhoz vonzhatják a lítiumot, majd az összegyűjtött lítiumot egy tárolótartályba engedhetik.
"Nagy motivációnk az, hogy olyan folyamatot hozzunk létre, amely a lehető legkörnyezetbarátabb."
- Prof. Chong Liu
Molekuláris szinten Liu ezt úgy éri el, hogy rendkívül specifikus elektródákat tervez, amelyek ionokat vonnak az elektródák felé, miközben csak bizonyos elemeket rögzítenek, befogják azokat.
Ennek a megközelítésnek azonban vannak kihívásai. Mivel a tengervíz lítiumkoncentrációja meglehetősen alacsony, körülbelül 0.2 ppm, minden extrakciós technikának rendkívül hatékonynak kell lennie ahhoz, hogy a lítiumot ésszerű sebességgel eltávolítsák. Ezen túlmenően, ahhoz, hogy ezeket az elektródákat ipari méretekben használhassák, rendkívül szelektív, rendkívül tartós anyagból kell készülniük. A legjobb jelölt kiválasztása ehhez időbe telik.
Liu megérti ezeket a kihívásokat, és a tervezés szintjén elszámolt velük. Laboratóriuma már látott ígéretes eredményeket az anyagkiválasztási folyamat során, néhány valószínű családra szűkítette a jelölteket, amelyeket új gépi tanulási technikákkal tovább finomít. Reméli, hogy a következő évtizedben új, teljesen fenntartható rendszer lesz a lítium kitermelésére.
„Teljesen arra számítok, hogy 10-20 éven belül teljes átalakulást fogunk látni az emberek és áruk mozgatásának módjában” – mondta Liu. „De ahhoz, hogy ezt megteremtsük, hogy komolyan kezeljük az éghajlatváltozást, környezetbarát módszereket kell találnunk a folyamat minden aspektusához, beleértve az akkumulátorgyártást is. Ezt reméljük biztosítani.”
