Совершив прорыв в технологиях восстановления лития, исследователи из Циндаоского института биоэнергетики и биотехнологий (QIBEBT) Китайской академии наук вместе с коллегами разработали мембрану из кристаллического нитрида углерода, которая может изменить индустрию добычи лития.
Инновационная конструкция, имитирующая биологические ионные каналы, демонстрирует замечательную эффективность и долговечность при отделении ионов лития от ионов магния в рассоле соленого озера.
В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances 14 июня, представлена «сварная» мембрана из кристаллического нитрида углерода с биологическими усовершенствованиями, которая значительно превосходит традиционные полимерные мембраны. Эта инновационная мембрана обеспечивает впечатляющий коэффициент селективности 1708 для экстракции сильно разбавленных ионов лития (0,002 М) из концентрированных ионов магния (1,0 М), что имеет решающее значение для решения проблемы преобладающего высокого содержания магния в различных источниках лития.
Дизайн мембраны вдохновлен собственными высокоселективными биологическими ионными каналами, которые эффективно различают различные ионы. «Наш подход заключался в том, чтобы имитировать эти природные системы , создавая мембрану с высокой селективностью и повышенной стабильностью, которые имеют решающее значение для практического применения», — сказал Чжан Юаньюань, соавтор исследования из QIBEBT.
Исключительные характеристики мембраны обусловлены ее уникальной структурой, сочетающей в себе кристаллическую и аморфную формы полимерного нитрида углерода. Эта структура не только обеспечивает необходимую однородность и узость пор для исключения более крупных гидратированных ионов магния , но также способствует плавному транспорту ионов лития, аналогичному безбарьерному транспорту ионов, наблюдаемому в естественных ионных каналах.
«Двойная функциональность нашей мембраны открывает новые возможности для ее использования помимо экстракции лития», — сказал профессор Гао Цзюнь, соавтор этого исследования из QIBEBT. «Эти объекты могут внести значительный вклад в усилия по защите окружающей среды, а также повысить эффективность восстановления ресурсов».
Это достижение происходит в решающий момент, поскольку спрос на литий продолжает расти, в основном за счет рынка электромобилей и сектора возобновляемых источников энергии . Эффективные и устойчивые методы добычи необходимы для удовлетворения этого спроса и снижения воздействия добычи лития на окружающую среду.
«Достижения, достигнутые благодаря этой мембранной технологии, открывают новые возможности для эффективного извлечения лития, важнейшего элемента в переходе к возобновляемым источникам энергии и электрической мобильности», — сказал профессор Лю Цзянь, соавтор исследования из QIBEBT.
