斯坦福大学开发新技术以低成本且可持续的方式从盐水中提取锂
- 来源：盖世汽车
- 2024/8/26 10:44:31
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据外媒报道，斯坦福大学(Stanford University)研究人员开发出一项新技术，可以从盐水中提取锂，其成本估计不到目前主流提取方法的40%，仅为锂当前市场价格的四分之一。在期刊《Matter》上发表的论文表明，这项新技术在水、化学品和土地利用方面，也将比当前技术更加可靠和可持续。
传统上，锂是从开采的岩石中提取的，这种方法比盐水提取的成本更高、更耗能，而且需要使用有毒化学品。因此，现在锂提取的主要方法已转向蒸发盐湖盐水，当然这仍需要付出高昂的财务和环境成本。另外，这种方法严重依赖特定的气候条件，限制了具有商业价值的盐湖数量，影响锂行业满足日益增长的需求。
这项新研究报告了使用“氧化还原偶电透析(RCE)”新方法的结果，以及成本估算。该研究的资深作者、工程学院材料科学与工程教授Yi Cui表示：“这种方法具有效率和成本方面的优势。这使其成为当前提取技术的有前景替代方案，并可能改变锂供应链。”
该团队的新方法是利用电力，将锂通过固态电解质膜从锂浓度较低的水中转移到浓度更高、高纯度的溶液中。系列电芯中的每一个都可以提高锂浓度，使最终溶液易于进行化学分离。这种方法的耗电量不到目前盐水提取技术所需电量的10%，锂选择性几乎达到100%，因此非常有效。
这项研究的共同主要作者、Cui实验室前博士后研究员、现为中国西安交通大学教员的Rong Xu表示：“这种方法比传统的锂提取技术更具优势，提高了其在环保和低成本锂生产的可行性。最终，我们希望这种方法能够明显推进电气化交通和储存可再生能源的能力。”
成本和环境效益
该研究包括一项简短的技术经济分析，以比较当前锂提取与RCE方法的成本。预计新方法成本相对较低，这主要是因为它消除了对大型太阳能蒸发池的需求，从而降低了建造和维护成本。新方法使用的电力、水和化学制剂明显减少，除了可持续发展的优势，这进一步降低了成本。因为避免像传统方那样大量使用土地和消耗水，RCE方法还减少了锂生产的生态足迹。
RCE方法适用于各种盐水，包括锂、钠和钾浓度不同的盐水。研究实验表明，新技术可以从例如石油生产废水中提取锂。它有潜力用于从海水中提取锂(海水的锂浓度低于盐水)。目前，通过传统方法从海水中提取锂在商业上是不可行的。
斯坦福大学博士后学者Ge Zhang表示：“迄今为止，主要的竞争技术都存在明显的缺点，比如无法连续运行、能源成本高，或者效率相对较低。这种方法似乎没有这些缺点，它可以持续运营，将有助于提供更可靠的锂供应。”
展望未来
RCE方法的可扩展性也令人鼓舞。在设备规模增加了四倍的实验中，RCE方法仍然表现良好，能源效率和锂选择性保持在很高的水平。Cui表示：“这表明该方法可以应用于工业规模，由此成为当前提取技术的可行替代方案。”
然而，该研究强调了一些有待进一步探讨的领域。研究人员对这种方法进行了两个版本的实验。其中一种方法提取锂的速度更快，耗电量也更多。另一种方法速度更慢，用电量更少。与快速提取相比，较慢的提取方法成本更低、膜更稳定，可以连续、长时间地提取锂。而在高电流密度和更快的水流下，薄膜发生降解，导致效率逐渐降低。尽管这在较慢的提取实验中并不明显，但研究人员希望优化其设备设计，以实现更快的提取速度。他们已经在测试其他有前景的薄膜材料。
此外，研究人员在这项研究中并未证明其可以从海水中提取锂。Zhang表示：“原则上，这种方法也适用于海水，但这种薄膜在海水中可能存在稳定性问题。”
尽管如此，该团队仍然非常乐观。Xu表示：“随着研究的深入，我们认为这种方法很快就能从实验室转向大规模的工业应用。”
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