Energi
De kan utvinna litium för batterier ur havsvatten
Andelen litium i havet ligger på upp till 0,2 ppm, men forskarna kan anrika vattnet till 9 000 ppm. Foto: The Royal Society of Chemistry
I Saudiarabien har forskare utvecklat en cell och ett membran som plockar litiumjoner ur havsvatten. Det insamlade materialet sägs vara rent nog för att användas av batteriindustrin.
Tillgången på litium är begränsad och råvarans höga pris är en faktor bakom jakten på en billigare batterikemi. Prognosen är dessutom att den landbaserade reserven beräknas vara tömd till år 2080.
Mängden litium i havet ligger som bäst på 0,2 miljondelar (ppm), men en rad forskningsprojekt har arbetet på metoder för att utvinna grundämnet ur vattnet – bland annat i Japan. Nu har King Abdullah University of Science and Technology (Kaust) utvecklat en teknik som sägs göra utvinningen till en låg kostnad.
Det är en elektrokemisk cell med ett keramiskt membran som består av litium-lantan-titanoxid (LLTO). Havsvatten tas in i cellens huvudkammare och litiumjoner passerar membranet för att samlas upp i ett sidoutrymme. Öppningarna i membranets struktur är så små att större metalljoner hålls ute. I sidoutrymmet finns en buffertlösning som håller ett stabilt pH-värde, samt en kopparkatod belagd med platina och rutenium.
Med anjonbytare och membranfiltrering förpassas de negativa jonerna till en tredje kammare som innehåller en natriumkloridlösning samt en platina-rutenium-anod. Vid en spänning på 3,25 volt alstrar cellen vätgas vid katoden och klorgas vid anoden – detta driver i sin tur transporten av litium genom LLTO-membranet.
Forskarna utgick från vattnet i Röda havet. Efter fem anrikningscykler uppnådde vattnet i cellen en litiummängd på 9 000 ppm. Tack vare justeringen av lösningens pH-värde är litiumet tillräckligt rent för att kunna användas vid batteritillverkning.
Enligt forskarna är det den första gången som ett så kallat LLTO-membran används för att samla in och koncentrera litium. Deras arbete är publicerat i Energy & Environmental Science. Nu ska de jobba vidare med optimeringen av membranet och designen av cellen.
