Khai thác lithium từ nước biển

Khai thác lithium từ nước biển Lithium là chất cần thiết để chế tạo pin cho ô tô điện. Với ứng dụng trong xe điện, nhu cầu về lithium dự kiến sẽ tăng mạnh. Đây là một quy trình sạch và may bien tan gia re thân thiện với môi trường. Doanh số xe điện bùng nổ khiến nhu cầu đối với pin sạc ngày càng tăng. Nhưng lithium, thứ kim loại cần thiết để làm ra pin này lại không có nhiều. Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một nguồn cung vô hạn để khai thác lithium: nước biển. “Đây là một phát hiện đột phá”, kỹ sư hóa học, người không tham gia vào nghiên cứu, nói và cho biết thêm là phương pháp này cũng có thể áp dụng vào việc thu hồi lithium từ pin đã sử dụng. Ưu điểm của lithium là có thể lưu trữ nhiều năng lượng trên mỗi đơn vị trọng lượng hơn so với các vật liệu khác. Các nhà sản xuất sử dụng hơn 160.000 tấn lithium mỗi năm, dự kiện con số này sẽ tăng gần 10 lần trong thập kỷ tới. Nhưng nguồn cung lithium lại hạn chế và chỉ tập trung ở một số quốc gia, cũng như chỉ có thể khai thác từ các mỏ hoặc chiết xuất từ nước mặn. Tình trạng khan hiếm lithium đã làm dấy lên mối lo ngại rằng giá pin có thể tăng vọt và kìm hãm sự phát triển của xe điện và các công nghệ phụ thuộc lithium khác, loại pin thường được sử dụng để lưu trữ năng lượng mặt trời trên mái nhà. Nước biển có thể là câu trả lời cho vấn đề này. Các đại dương trên thế giới chứa khoảng 180 tỷ tấn lithium. Nhưng chúng đã bị pha loãng đến khoảng 0,2 phần triệu. Các nhà nghiên cứu đã nghĩ ra các loại bộ lọc và màng để cố gắng chiết xuất có chọn lọc lithium từ nước biển, nhưng những nỗ lực đó chủ yếu dựa vào việc làm bay hơi phần lớn nước để tập trung lithium, đòi hỏi phải sử dụng diện tích đất lớn và thời gian dài. Cho đến nay những nỗ lực như vậy không hiệu quả về mặt kinh tế. Đầu tiên, họ phủ một lớp titan dioxide mỏng lên điện cực để làm rào cản. Vì các ion lithium nhỏ hơn natri, nên chúng dễ dàng luồn lách qua và đi vào trong bánh sandwich điện cực. Các nhà nghiên cứu cũng thay đổi cách điều khiển điện áp. Thay vì đặt một điện áp âm không đổi vào điện cực, như những người khác đã làm, họ đặt điện áp theo chu kỳ. Đầu tiên, họ dùng điện áp âm, sau đó họ nhanh chóng tắt đi. Tiếp theo, họ đặt điện áp dương, tắt một lần nữa và cứ thế lặp lại chu kỳ. Cui giải thích, sự thay đổi điện áp làm cho các ion lithium và sodium di chuyển vào điện cực, dừng lại và sau đó lại di chuyển ra ngoài khi dòng điện đảo chiều. Tuy nhiên, do vật liệu điện cực có ái lực với lithium cao hơn một chút so với sodium, các ion lithium sẽ vào điện cực nhanh hơn sodium và đi ra ngoài chậm hơn. Dù phương pháp này vẫn khá đắt so với việc khai thác lithium trên đất liền. Tuy nhiên, cô cho biết nhóm nghiên cứu đang cố gắng tăng tính chọn lọc bằng cách sử dụng các loại điện cực pin lithium-ion khác. Cô cho biết thêm, có thể áp dụng phương phức này để thu hồi lithium từ pin qua sử dụng.