作者:金凤 来源:科技日报 发布时间:2024/9/28 17:30:55
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太阳能提锂!南大为开发盐湖锂资源提供新路径

 

盐湖中的锂矿是全球锂资源的重要来源。然而,由于复杂的盐湖化学条件和极高的环境保护要求,至今难以大规模开采利用,成为我国锂矿开采的“卡脖子”难题。28日,记者从南京大学获悉,该校教授朱嘉、中国科学院院士陈骏等学者通过开发界面光热盐湖提锂装置,利用太阳能从盐湖水中实现了高选择性、低能耗、低碳排放的提取锂。相关成果27日发表于国际知名学术期刊《科学》。

锂作为全球能源转型中的战略性关键金属,广泛应用于电动汽车电池和可再生能源储能系统。

论文的共同第一作者、南大特任副研究员宋琰介绍,我国的青藏高原拥有极其丰富的盐湖资源,蕴藏着巨大的锂矿储量。“发展绿色、环保、可持续的盐湖提锂新技术,具有重要的经济价值和战略意义。”

在多年的摸索后,自然界中盐生植物高效提取特定物质的能力吸引了团队的注意。“树叶在蒸发时,会在树叶内产生极高的压强,并通过树干将压强传递到树根,从而使树根通过内皮层选择性地吸收盐碱环境中的盐和水。水会储存在树干中,而多余的盐则会排出树体。”宋琰说,这种“选择性吸收-储存-释放”机制,使盐生植物能够在极端盐碱环境中维持正常的新陈代谢和生长,也为开发高效、可持续的盐湖锂资源提取技术提供了重要的仿生学启示。

界面光热盐湖提锂的运行机制和器件组成。图片来源:南京大学官网

受此启发,研究团队开发了界面光热盐湖提锂装置。“装置直接漂浮在水面上,可以把它理解为一棵树。”宋琰介绍,最上层的蒸发器由氧化铝材料制成,它们相当于树叶;在“树叶”下方的储存层,则是氧化硅,这种材料亲水性好,又很硬,孔隙率高,因而能为装置提供支撑并储存更多的锂盐;漂浮在水面上、与水直接接触的纳滤膜相当于“树根”,它们的孔径小,可以让锂穿过这层膜进入储存层,而阻隔一些大离子进入装置内,从而实现锂的富集。

据介绍,这种装置通过吸收太阳光产生热能,再利用热能驱动蒸腾效应,从而在装置内产生压强,让盐湖水在穿过纳滤膜时,将水和锂离子与其他物质分离,进入装置中,完成锂的提取。

宋琰说,研究团队还搭建了界面光热盐湖提锂平台,测试了该装置在盐湖卤水中的提锂效果。结果显示,该平台能够高效地从稀释的盐湖卤水中提取锂,并在运行528小时后仍性能稳定。

研究团队表示,这项关键技术的研发,有望推动我国青藏盐湖锂资源的绿色开发,保障战略性关键金属锂的安全供给。

 
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