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德國研究人員開發(fā)鋰吸附技術 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

  據外媒報道,德國卡爾斯魯厄理工學院(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了一種鋰離子篩,用來吸附地熱鹵水中的鋰,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設備和車輛的電池。近年來,智能手機、筆記本電腦和電動汽車不斷發(fā)展,全球對鋰的需求急劇上升。迄今為止,歐洲一直依賴進口鋰。其實,歐洲也有鋰礦,即數公里深處的熱水,其中含有高濃度的鋰離子。通過地熱系統(tǒng)從深處抽取熱水,不僅可用于可持續(xù)供應電力和熱能,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應用材料-儲能系統(tǒng)研究所(IAM-ESS)負責人Helmut Ehrenberg教授表示:“根據地質來源,每升地熱鹵水中含有0.1-500毫克鋰。”

  在北德盆地測得的鋰濃度高達240毫克/升,在上部萊茵河地塹測到的鋰濃度達200毫克/升。Ehrenberg表示:“然而,從地熱鹵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、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技術研究所(ICT)和Hydrosion公司的科學家,共同制造了一個鋰離子篩,并在實驗室中進行了測試。

  具有特殊晶體結構的鋰離子篩

  所提出的鋰離子篩基于具有特殊尖晶石型晶體結構的鋰錳氧化物。研究人員使用熱液合成法進行生產,在高溫高壓下使水溶液中的物質結晶。在實驗室測試過程中,該團隊使用這種物質來吸附地熱鹽水中的鋰離子。

  這些鹵水來自EnBW運營的布魯赫薩爾(Bruchsal)地熱工廠;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行了測試。結果發(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)在于進一步開發(fā)鋰離子篩,使其更易操作并在相關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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