EV pilleri için sürdürülebilir lityum ekstraksiyonu

Elektrikli araç (EV) piller için lityum güvence altına alma yarışında, Rice Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, sektörü dönüştürebilecek çığır açan bir ekstraksiyon yöntemi tanıttılar.Science Advances'da yayınlanan çalışmaları, membran malzemeleri olarak katı hal elektrolitlerin (SSE'lerin) yenilikçi bir şekilde kullanıldığını ve sulu çözeltilerde mükemmel lityum seçiciliğe ulaştığını göstermektedir.

Başlangıçta katı hal pillerde lityum-iyon iletimi için tasarlanan SSE'ler, benzeri görülmemiş bir iyon ayırma seviyesi sağlamak için yeniden tasarlanmıştır.İyon taşınması için nano ölçekli gözenekler kullanan geleneksel membranların aksine, SSE'ler sert bir kristal kafes içinde susuz bir atlama mekanizması yoluyla çalışır.Bu yapı, sodyum ve magnezyum gibi rakip iyonları etkili bir şekilde bloke ederek sadece lityum geçmesine izin verir.


Rice Üniversitesi profesörü baş araştırmacı Menachem Elimelech, “Zorluk sadece lityum üretimini arttırmak değil, bunu sürdürülebilir ve ekonomik olarak uygulanabilir bir şekilde yapıyor” dedi.

Madencilik ve tuzlu su buharlaşması dahil geleneksel lityum ekstraksiyon yöntemleri kaynak yoğun ve çevre açısından zararlıdır.Bilim adamları, bu sorunları ele almak için endüstriyel atık su ve jeotermal tramvaylar gibi alışılmadık kaynaklardan doğrudan lityum ekstraksiyonunu (DLE) araştırıyorlar.Bununla birlikte, mevcut DLE teknolojileri iyon seçiciliği ile mücadele ederek lityum ayırmayı verimsiz hale getirir.

Elimelech’in ekibi, uygulanan bir elektrik alanının lityum iyonlarını membran boyunca yönlendirdiği bir elektrodiyaliz sisteminde SSE bazlı membranları kullanarak bu zorluğun üstesinden geldi.Yüksek konsantrasyonlarda rakip iyonlara sahip çözeltilerde bile, SSE membranları sürekli olarak geleneksel teknolojilerin ulaşamadığı lityum saflık seviyelerine ulaştı.

Çalışmanın ilk yazarı ve doktora sonrası araştırmacısı Sohum Patel, “SSE kafesi, lityum geçmesine izin verirken istenmeyen iyonlar hariç, moleküler bir elek görevi görüyor” dedi.

Lityum talebi EV, elektronik ve yenilenebilir enerji sektörlerinde arttıkça, bu atılım lityum hasadı için sürdürülebilir bir çözüm sağlayabilir.Madencilik ve kimyasal yoğun saflaştırmaya olan güvenini azaltarak, SSE tabanlı ekstraksiyon, minimum çevresel etki ile kararlı bir lityum arzını sağlayabilir.Lityumun ötesinde, araştırmacılar SSE membranlarının diğer kritik unsurları çıkarmak için yeni teknolojilere ilham verebileceğine ve daha sürdürülebilir kaynak kurtarmanın yolunu açabileceğine inanıyorlar.