Lacné lítium pri odsoľovaní morskej vody, vodík ako bonus

ZDROJ | EpicStockMedia / Depositphotos

Lítium sa využíva v batériách mobilov, notebookov, prenosnej elektroniky, hračiek aj elektrického náradia, ale jeho spotreba dramaticky rastie hlavne s rozvojom e-mobility a záložných zdrojov pre solárne a veterné elektrárne.

Tento najľahší zo všetkých kovov (na kovový vodík prihliadať nebudeme, lebo ten môže existovať len v extrémnych podmienkach) bude v budúcnosti ešte cennejšou surovinou. Spôsobí to tlak na znižovanie uhlíkových emisií a s tým súvisiaci rozvoj elektromobility a výroby elektriny z obnoviteľných zdrojov.

Pozrite siNemci chcú ťažiť lítium z geotermálnych vôd pre stámilióny elektromobilov

Dostupnosť surovín pre batérie sa môže stať dokonca otázkou národnej bezpečnosti – vidíme ako dnes ohrozuje výrobu automobilov nedostatok čipov. Problematické je kľúčové postavenie Číny pri globálnych dodávkach lítia. Hoci väčšina pozemných zásob tohto kovu sa nachádza v Čile, Bolívii a Argentíne, Čína ovláda viac ako polovicu svetových dodávok prostredníctvom investícií a vlastníctva. V časoch hybridných vojen, kde sa využívajú aj ekonomické nástroje, predstavuje lítium zbraň veľkého kalibru.

ZDROJ | KAUST

Aj preto vedci a inžinieri hľadajú možnosti ako získať lítium alternatívnymi metódami. Podľa vedcov z Univerzity vedy a techniky kráľa Abdulláha (KAUST) v Saudskej Arábii je v oceánoch asi 5 000-krát viac lítia ako v pozemných zásobách. Tím z KAUST preto vyvinul zariadenie, ktoré dokáže lacno extrahovať lítium z morskej vody, pričom ju odsoľuje a produkuje zároveň aj dostatok vodíka a chlóru na pokrytie nákladov na spotrebovanú elektrinu.

Nová technológia má byť cenovo dostupná a popri výrobe lítia vzniká ako bonus plynný vodík a chlór a navyše odsolená voda. Saudská Arábia ako púštna krajina s nedostatkom sladkovodných zdrojov získava odsolenú morskú vodu už dnes.

Pozrite siSladkú vodu z mora získame lacnejšie, tvrdia vedci z MIT

Technológia používa elektrochemický článok s keramickou membránou z lítium-lantánu a oxidu titaničitého (LLTO) s pórmi dostatočne širokými na to, aby prepúšťali ióny lítia, ale blokovali väčšie ióny kovov.

ZDROJ | KAUST

Bunka má tri sekcie. Do prvej prúdi morská voda, z ktorej prechádzajú kladné ióny lítia membránou LLTO do druhej sekcie. V tej je uložený tlmivý roztok a medená katóda potiahnutá platinou a ruténiom. Negatívne nabité ióny medzitým prechádzajú cez aniónovú  membránu do tretej sekcie s roztokom chloridu sodného (NaCl), ​​kde sú priťahované k platinovo-ruténiovej anóde.

Lítium po pripojení napájania prechádza cez membránu LLTO ku katóde, pričom sa na katóde generuje vodík a na anóde chlór. Oba plyny sa môžu zachytávať. Kým v morskej vode sa nachádza lítium v koncentrácii iba 0,2 dielu na milión, po prechode takouto bunkou v piatich 20-hodinových fázach stúpne jeho koncentrácia na viac ako 9 000 dielov na milión.

Úpravou, odstredením, premytím a vysušením sa z takéhoto roztoku získal prášok fosforečnanu lítneho s čistotou 99,94 percenta.

Podľa výskumníkov by elektrina potrebná na výrobu 1 kg lítia (asi 76,3 kWh) stála okolo 5 USD, pričom by sa získalo aj 0,87 kg vodíka a 31,12 kg chlóru. Tieto vedľajšie produkty by sa mohli predávať za cenu od 6,90 USD do 11,70 USD.

Finálny produkt – fosforečnan lítny.ZDROJ | KAUST

Ďalšou výhodou je, že morská voda, ktorá prechádza iba jednou fázou tohto procesu, má celkovú koncentráciu solí pod 500 častí na milión (ppm). To znamená, že po zbere lítia možno zvyšnú vodu spracovať ako sladkú vodu. Proces by sa mohol integrovať s odsoľovaním morskej vody, čo by zvýšilo jeho ekonomickú efektívnosť.

Pozrite siBatérie: Európa zaostáva, Čína dominuje

Celkové náklady na takúto výrobnú technológiu zatiaľ nie sú známe – výskum je len v experimentálnej fáze, ale membrána LLTO by mala mať dostatočnú životnosť. Pri testoch sa jej výkonnosť po 2000 hodinách používania znížila len „nepatrne“. Vedci zároveň tvrdia, že existuje veľký priestor na optimalizáciu celého procesu, ktorého cyklus aktuálne trvá 100 hodín.

Výskum bol publikovaný v časopise Energy & Environmental Science.

ZdrojKAUST Discovery,New Atlas

Komentáre k článku