Elektrokimyasal Hücre ile Deniz Suyundan Lityum Çıkarıldı
Fotoğraf: KAUST araştırmacıları, otonom araç akülerinde oldukça önemli olan lityumu deniz suyundan daha ekonomik bir şekilde çıkarmak için bir yöntem geliştirdiler.
Lityum, elektrikli araçlara güç sağlayan pillerde hayati bir unsurdur, ancak artan lityum talebinin 2080 yılına kadar karadaki rezervleri tüketmesi beklenmektedir. KAUST araştırmacıları şimdi deniz suyundan yüksek saflıkta lityum çıkarabilen ekonomik olarak uygulanabilir bir sistem geliştirdiler. Sistem, temel pil malzemesini tedarik etmenin ekonomik bir yolunu sunar.
Okyanuslar karadan yaklaşık 5.000 kat daha fazla lityum içerir, ancak milyonda yaklaşık 0,2 parça (ppm) gibi son derece düşük konsantrasyonlarda bulunur. Sodyum, magnezyum ve potasyum dahil olmak üzere daha büyük iyonların tümü deniz suyunda çok daha yüksek konsantrasyonlarda bulunur; bununla birlikte, lityumu bu karışımdan ayırmaya yönelik önceki araştırma çabaları yeterli sonucu vermedi.
KAUST ekibi bu sorunu lityum lantan titanyum oksitten (LLTO) yapılmış seramik bir membran içeren bir elektrokimyasal hücre ile çözdü. Kristal yapısı, daha büyük metal iyonlarını engellerken, lityum iyonlarının geçmesine izin verecek genişliğe sahip delikler içerir. Hücreyi geliştiren Zhen Li, “LLTO membranları daha önce lityum iyonlarını çıkarmak ve konsantre etmek için hiç kullanılmamıştı” dedi.
Hücre üç bölmeden oluşmaktadır. Deniz suyu ,merkezi bir besleme bölmesine akar. Pozitif lityum iyonları ise LLTO membranından bir tampon solüsyonu ve platin- rutenyum ile kaplanmış bakır katot içeren yan bölmeye geçer. Bu arada negatif iyonlar, bir sodyum klorür çözeltisi ve bir platin-rutenyum anodu içeren üçüncü bir bölmeye geçerek standart bir anyon değişim membranı vasıtasıyla besleme odasından çıkar.
Araştırmacılar, sistemi Kızıldeniz’den gelen deniz suyunu kullanarak test ettiler.3.25 V’luk bir voltajda, hücre katotta hidrojen gazı ve anotta klor gazı üretir. Bununla birlikte, yan bölmede biriken lityum LLTO membranı boyunca taşınır.Böylece lityum bakımından zengin hale gelen su daha sonraki dört işlem döngüsü için hammadde haline gelir nihai olarak 9000 ppm’den fazla bir konsantrasyona ulaşır. Bu çözeltinin pH’sının ayarlanması, sadece diğer metal iyonlarının izlerini içeren katı lityum fosfat sağlar buda pil üreticilerinin ihtiyaçlarını karşılayacak kadar saflıktadır.
Araştırmacılar, deniz suyundan 1 kilogram lityum çıkarmak için hücrenin yalnızca 5 ABD doları elektriğe ihtiyacı olacağını tahmin ediyor. Hücre tarafından üretilen hidrojen ve klorun değeri bu maliyeti fazlasıyla karşılayacaktır ve artık deniz suyu, tatlandırıcı tesislerde tatlı su sağlamak için kullanılabilir,diye ekliyolar.
Grup lideri Zhiping Lai, “Proses verimliliğini artırmak için membran yapısını ve hücre tasarımını optimize etmeye devam edeceğiz” dedi. Ayrıca ekip LLTO membranını büyük ölçekte ve uygun maliyetle üretmek için cam endüstrisi ile işbirliği yapmayı umuyor.
Kaynak: chemeurope.com
