Lítium-iónové batérie nájdeme dnes vo väčšine elektronických zariadení, ktoré denno-denne používame, no zároveň sú dôležitou súčasťou pri výrobe elektromobilov, respektíve batérií, ktoré ich poháňajú. Lítium však nepatrí medzi najlacnejšie materiály a jeho zásoby sú celosvetovo obmedzené, a to najmä na pevnine.

Svetové oceány totiž tohto alkalického kovu obsahujú približne 5000-krát viac, než nájdeme na pevnine, no nachádza sa tam v extrémne nízkych koncentráciách na úrovni približne 0,2 ppm (počet častíc na 1 milión ostatných častíc, pozn. redakcie).

Ako upozornil portál Electrek, vedcom z Univerzity vedy a technológie kráľa Abdulláha (KAUST) v Saudskej Arábii sa podarilo vymyslieť efektívny spôsob, ako toto lítium z morskej vody extrahovať.

Nový spôsob výroby s extrémne nízkymi nákladmi

Tím vedcov vyvinul špeciálny elektrochemický článok obsahujúci keramickú membránu vyrobenú z lítium-lantánu a oxidu titaničitého (LLTO). Jej kryštalická štruktúra totiž obsahuje otvory dostatočne široké na to, aby umožnili priechod iónom lítia a zároveň blokovali väčšie ióny kovov.

Článok obsahuje tri priehradky – morská voda prúdi do hlavnej, kde kladné ióny lítia prechádzajú membránou LLTO do bočnej komory, ktorá obsahuje tlmivý roztok a medenú katódu potiahnutú platinou a ruténiom. Záporné ióny zatiaľ opúšťajú hlavnú komoru aniónovo výmennými kanálikmi a prechádzajú do tretej, „ukladacej“, komory obsahujúcej roztok chloridu sodného a platinovo-ruténiovú anódu.

Zobraziť celú galériu (1)

The Royal Society of Chemistry

Pri napätí 3,25V generuje článok plynný vodík na katóde a plynný chlór na anóde, čo poháňa transport lítia cez LLTO membránu a vzácny prvok sa následne hromadí v bočnej komore. Táto lítiom obohatená voda sa následne dostáva do ďalšieho štvorcyklového procesu spracovania, pričom nakoniec dosiahne roztok koncentráciu viac ako 9000 ppm a obsahuje len malé stopy iných kovových iónov, čo bohate postačuje požiadavkám výrobcov batérií.

Dôležitý je však aj fakt, že vedci odhadujú cenu energie, ktorú článok spotrebuje na extrahovanie 1  kilogramu lítia z morskej vody iba na neuveriteľných 5 dolárov. Zo zvyškovej morskej voda by sa mohla následne v odsoľovacích zariadeniach vyrábať sladká.

Prečítaj si tiež
Podcenili sme situáciu. Globálne otepľovanie je oveľa horšie než si myslíme

Vedúci skupiny vedcov Zhiping Lai uviedol, že tím bude ďalej pokračovať v optimalizácii membránovej štruktúry tak, aby ešte viac zefektívnil celkový proces. Výskumníci zároveň dúfajú, že sa dočkajú spolupráce so sklárskym priemyslom na výrobe membrány LLTO, ktorá je kľúčovou súčasťou článku, za prijateľné náklady.