توضح الطريقة كيف يمكن لجزيئات معينة من فوسفات الحديد أن تستخرج الليثيوم بكفاءة أكبر من السوائل المخففة.

الليثيوم المستخرج من مياه البحر ، طريقة جديدة لتسريع تطوير البطارية
تعزل الطريقة الليثيوم بناءً على خصائصه الكهروكيميائية. (صورة تمثيلية لليثيوم الصلب)

قام الباحثون بتحسين طريقة جديدة لاستخراج الليثيوم من مصادر واسعة النطاق مثل مياه البحر والمياه الجوفية و"المياه الراكدة" (منتج ثانوي للتكسير الهيدروليكي والحفر البحري).

توضح هذه الطريقة، التي طورها باحثون في كلية بريتزكر للهندسة الجزيئية (PME) بجامعة شيكاغو ، كيف يمكن لجزيئات معينة من فوسفات الحديد أن تستخرج الليثيوم بكفاءة أكبر من السوائل المخففة.

بطاريات السيارات

ومن المتوقع أن تعمل الطريقة الجديدة على تسريع عصر استخراج الليثيوم بشكل أسرع وأكثر مراعاة للبيئة.

استخلاص فعال للليثيوم من السوائل المخففة للغاية
وقال تشونغ ليو، أستاذ مساعد في الهندسة الجزيئية في عائلة نويباور: "تسمح طريقتنا باستخلاص المعدن بكفاءة من السوائل المخففة للغاية ، مما يمكن أن يوسع بشكل كبير المصادر المحتملة للليثيوم".

"توجد حاليا فجوة بين الطلب على الليثيوم والإنتاج. تسمح طريقتنا باستخلاص المعدن بكفاءة من السوائل المخففة للغاية، وبالتالي توسيع المصادر المحتملة للليثيوم بشكل كبير.

تعزل الطريقة الليثيوم بناءً على خصائصه الكهروكيميائية

تقوم هذه الطريقة بعزل الليثيوم بناءً على خواصه الكهروكيميائية، وذلك باستخدام شبكات بلورية من الأوليفين وفوسفات الحديد.

بسبب حجمه وشحنته وتفاعليته، ينجذب الليثيوم إلى فراغات أعمدة فوسفات حديد الزبرجد الزيتوني، كما لو تم امتصاص الماء من خلال الثقوب الموجودة في الإسفنجة. ولكن إذا تم تصميم العمود بشكل مثالي، فإن أيونات الصوديوم، الموجودة أيضًا في السوائل المالحة، يتم استبعادها أو تدخل فوسفات الحديد بمستوى أقل بكثير، وفقًا للدراسة.

اختبر الباحثون مدى تأثير تباين جزيئات فوسفات حديد الأوليفين على قدرتهم على عزل الليثيوم بشكل انتقائي عن الصوديوم.

قال طالب الدكتوراه والمؤلف الأول جانجبين يان: "عندما تصنع فوسفات الحديد ، يمكنك الحصول على جزيئات ذات أحجام وأشكال مختلفة تمامًا".

"لفهم طريقة التخليق الأفضل، نحتاج إلى معرفة أي من هذه الجزيئات أكثر كفاءة في اختيار الليثيوم من الصوديوم."

أكسيد الليثيوم

تشرح الدراسة كيف قام الباحثون بتخليق جزيئات فوسفات الحديد الأوليفيني باستخدام طرق مختلفة، مما أدى إلى جزيئات يتراوح حجمها من 20 إلى 6000 نانومتر. تم بعد ذلك تجميع هذه الجسيمات حسب الحجم واستخدامها لبناء أقطاب كهربائية لاستخلاص الليثيوم من محلول ضعيف، كما أفاد موقع Phys.org.

لاحظ الباحثون أن جزيئات فوسفات الحديد التي كانت كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا تميل إلى السماح بدخول المزيد من الصوديوم إلى هياكلها، مما يؤدي إلى استخلاص الليثيوم الأقل نقاءً.

وقال ليو : "اتضح أن هناك نقطة جيدة في المنتصف حيث تفضل كل من الحركية والديناميكا الحرارية الليثيوم على الصوديوم".

"ولكن إذا تمكنا من القيام بذلك، نعتقد أنه يمكننا تطوير طريقة تقلل من التأثير البيئي لإنتاج الليثيوم وتأمين إمدادات الليثيوم في هذا البلد."

مع تزايد الطلب على السيارات الكهربائية ، زاد الطلب أيضًا على الليثيوم، المعدن اللازم لبطاريات الليثيوم أيون. ومع ذلك، فإن الطرق الحالية لاستخراج الليثيوم من المعادن الصخرية أو المحاليل الملحية بطيئة وتتطلب طاقة عالية وتكاليف بيئية. ومع ذلك، فإن الطريقة الجديدة صديقة للبيئة وأسرع من الطرق الحالية الأخرى.

ونشرت الدراسة في مجلة الطبيعة في 7 يونيو.

المقالة الليثيوم المستخرج من مياه البحر، طريقة جديدة لتسريع تطوير البطاريات تأتي من السيناريوهات الاقتصادية .