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德國研究人員開發(fā)鋰吸附技術(shù) 以滿足對儲能材料的需求

蓋世汽車發(fā)布時間:2023-05-05 11:55:40

  據(jù)外媒報道,德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)和巴登-符騰堡能源公司(EnBW)的研究人員使用鋰錳氧化物生產(chǎn)了一種鋰離子篩,用來吸附地?zé)猁u水中的鋰,將有助于滿足對儲能材料日益增長的需求。

  鋰金屬可用于許多技術(shù)設(shè)備和車輛的電池。近年來,智能手機、筆記本電腦和電動汽車不斷發(fā)展,全球?qū)︿嚨男枨蠹眲∩仙F駷橹?,歐洲一直依賴進(jìn)口鋰。其實,歐洲也有鋰礦,即數(shù)公里深處的熱水,其中含有高濃度的鋰離子。通過地?zé)嵯到y(tǒng)從深處抽取熱水,不僅可用于可持續(xù)供應(yīng)電力和熱能,還可用于地區(qū)性環(huán)保鋰開采。

  北德盆地和上部萊茵河地塹(Upper Rhine Graben)具有高鋰濃度

  KIT應(yīng)用材料-儲能系統(tǒng)研究所(IAM-ESS)負(fù)責(zé)人Helmut Ehrenberg教授表示:“根據(jù)地質(zhì)來源,每升地?zé)猁u水中含有0.1-500毫克鋰。”

  在北德盆地測得的鋰濃度高達(dá)240毫克/升,在上部萊茵河地塹測到的鋰濃度達(dá)200毫克/升。Ehrenberg表示:“然而,從地?zé)猁u水中提取鋰是一個重大挑戰(zhàn),因為鋰離子與其他許多離子競爭。”

  從深處熱水中提取鋰的一種方法是吸附,使鋰離子在多孔固體表面積聚。這需要使用合適的吸附劑,不僅要具有鋰選擇性,而且在生產(chǎn)、使用和處理時具有環(huán)保性。此外,需要通過合適的解吸溶液,將鋰離子從吸附劑中再次釋放出來。

  IAM-ESS研究人員、EnBW公司研發(fā)部門,以及來自弗勞恩霍夫化學(xué)技術(shù)研究所(ICT)和Hydrosion公司的科學(xué)家,共同制造了一個鋰離子篩,并在實驗室中進(jìn)行了測試。

  具有特殊晶體結(jié)構(gòu)的鋰離子篩

  所提出的鋰離子篩基于具有特殊尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)的鋰錳氧化物。研究人員使用熱液合成法進(jìn)行生產(chǎn),在高溫高壓下使水溶液中的物質(zhì)結(jié)晶。在實驗室測試過程中,該團隊使用這種物質(zhì)來吸附地?zé)猁}水中的鋰離子。

  這些鹵水來自EnBW運營的布魯赫薩爾(Bruchsal)地?zé)峁S;該工廠位于上萊茵地嵌的卡爾斯魯厄(Karlsruhe)和海德堡(Heidelberg)之間。在那里,EnBW的研發(fā)部門正在探討從熱水中提取鋰的不同項目。

  研究人員對吸附鋰后的各種解吸溶液進(jìn)行了測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在提取鋰和保存吸附劑方面,乙酸的效果最好。然而,在所有測試的解吸溶液中,特別是醋酸解吸溶液,鋰離子篩被競爭離子富集。這是由于布魯赫薩爾的鹵水礦物質(zhì)含量高,而競爭離子富集會降低鋰吸附能力。

  未來的研究挑戰(zhàn)在于進(jìn)一步開發(fā)鋰離子篩,使其更易操作并在相關(guān)過程中乎不影響其吸附能力,以及從實驗室規(guī)模擴大到試點階段。

  來源:蓋世汽車


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