Морская вода, аккумулятор, что общего?

Казалось бы, что общего у морской воды и аккумуляторов? Оказывается, основным элементом аккумулятора является литий, а этот ценный материал содержится в неограниченных количествах в морской воде. Действительно, матушка природа создала все, что необходимо для жизнедеятельности человека, в полном смысле этого слова. Нам, хомо сапиенс, только нужно умело и бережно этим пользоваться.  

Ежегодно производители аккумуляторов и керамики закупают свыше 160 000 тонн лития, и в течение ближайших десяти лет к этой цифре прибавится еще один ноль, считают аналитики. Однако запасы лития ограничены, а добыча ведется в основном в Австралии, Чили и Аргентине, либо из руд, либо из соляных растворов. Американские ученые предложили новый метод добычи этого ценного металла в неограниченных масштабах — из морской воды и без выпаривания, процесса экономически невыгодного.

Дефицит лития заставляет экспертов прогнозировать рост цен на аккумуляторы и прочие изделия из этого металла. Как следствие, может приостановиться переход на чистую энергетику и транспорт. Мы понимаем, что накопители энергии и электромобили напрямую связаны с батареями аккумуляторов. Скажем больше, что в настоящее время образовалось два направления мировоззрения будущего запаса и хранения энергии – водород и аккумуляторы. Отметим, что и производство водорода, и производство аккумуляторных батарей, пока остается энергоемко и дорого.

Спасением может стать морская вода, в которой содержится 180 млрд тонн лития. Правда, в очень низкой концентрации — примерно 0,2 части на миллион. Существует множество проектов мембран и фильтров для выборочной экстракции лития из морской воды. Однако они требуют выпаривания воды, а значит — больших земельных площадей и времени. И тем не менее, на сегодня, экономически выгодного способа, чем выпаривание лития, не существует.

Ученые из Стэнфордского университета, пытаются из морской воды без выпаривания, получить литий, для электродов литий-ионных батарей.

Эти слоеные электроды улавливают ионы лития в процессе заряда аккумулятора. Но также они притягивают натрий, химически близкий элемент, которого в морской воде в 100 тыс. раз больше. Если два этих элемента будут одновременно двигаться к электроду с одинаковой скоростью, натрий почти полностью вытеснит литий.

Поэтому исследователи начали искать, способ сделать электрод селективным. Сначала они покрыли его тонким слоем диоксида титана. Поскольку ионы лития меньше ионов натрия, им будет легче добраться до места назначения первыми.

Затем ученые перестали подавать отрицательное постоянное напряжение на электрод. Вместо этого они зациклили его: сначала подали отрицательное напряжение, а потом на короткое время выключили. После чего поменяли полярность и снова выключили. От этого ионы лития и натрия то начинали двигаться к электроду, то останавливались, то двигались в обратную сторону. Однако, поскольку материал, из которого изготовлен электрод, имеет чуть большее сходство с литием, ионы лития получают преимущество. Они первыми начинают двигаться к электроду и последними — от него.

В итоге, через десять циклов, которые заняли всего несколько минут, ученые получили равное соотношение натрия и лития. Это как минимум вдвое лучше, чем прошлые попытки создания устройства для добычи лития из морской воды.

Скажем, если литий из морской воды для аккумуляторов значительно удешевит конечный продукт, то конкуренция между электрическими накопителями и водородом будет продолжаться долго, что без сомнения будет радовать специалистов.

По материалам источника:

Спасибо за прочтение. smileyЕсли вам понравилось, пожалуйста, поделитесь с друзьями и в комментариях черкните пару строк своего мнения