Az elektromos autók egyre növekvő piaca az elmúlt években jelentősen megnövelte a lítium iránti keresletet, amely elemzők szerint a következő évek során akár a háromszorosára is duzzadhat. Azonban az újratölthető akkumulátorok egyik legfontosabb alapanyagából végesek a készletek. Úgy tűnik, a kutatók egy csoportjának talán mégis sikerült egy szinte kimeríthetetlen lítiumforrásra bukkanniuk: egy új eljárással egyenesen a tengervízből nyernék ki a könnyűfémet.

Éves szinten körülbelül 160 ezer tonna lítiumot használnak világszerte akkumulátorok és egyéb lítiumot tartalmazó termékek előállításához. Ez a szám elenyésző a természetben fellelhető mennyiséghez képest. Becslések szerint ugyanis mintegy 180 milliárd tonnányi részecske található a Föld sós vizeiben. A világon kitermelt lítiumot jelen pillanatban Argentína, Ausztrália, Chile és Kína szolgáltatja. Ezekben az országokban az értékes ásványi anyagot elsősorban bányásszák, vagy Dél-Amerikában sós tavakból nyerik ki a lítiumot.

lítium lepárlás sós síkságon

Az egyik legnagyobb problémát az jelenti, hogy a lítium kinyerésének jelenlegi módja lassú és távolról sem nevezhető hatékonynak. A folyamat hónapokig tart és a rendelkezésre álló lítium mindössze 30%-át tudják így hasznosítani. Ennek köszönhetően a jelenlegi készletek eléggé szűkösek, ami a közeljövőben akár komoly problémákhoz is vezethet. Legfőképpen az autóiparban éreztetné a hatását, és komoly fennakadásokat okozna. Ugyanis az egyre szigorúbb kibocsátási normáknak köszönhetően a gyártók egyre inkább az elektromos hajtásra kezdik összpontosítani energiáikat. Egyre több az elektromos támogatással szerelt hibrid, vagy teljesen elektromos modell a kínálatban. Szóval egyértelmű, hogy új megoldást kell találni az akkumulátor technológia egyre égetőbb problémájára. Mégpedig gyorsan.

Kutatók már évek óta próbálják az akksikban lévő lítiumot más, nagyobb mennyiségben megtalálható elemekkel helyettesíteni, mint például hidrogénnel, vagy nátriummal. Ezek a kísérletek azonban egyelőre nem hoztak áttörő sikert. Így a probléma továbbra is megoldásra vár. Kézenfekvőnek tűnik tehát, hogy más anyagok helyett, a meglévőből kellene nagyobb mennyiség. És itt érkezünk el a tengervízhez. A Stanford egyetem kutatója, Yi Cui és csapata azonban úgy tűnik, megoldást talált a problémára.

Az eljárás kezdetén egy lítiumion-akkumlátor elektródáinak segítségével próbálták párologtatás nélkül kinyerni a vízben található lítiumion részecskéket. Ezzel az a gond, hogy a folyamat során az elektróda a lítium mellett nagy mennyiségű nátriumot is magához vonz. Márpedig az iparnak tiszta nyersanyagra van szüksége, melyet aztán felhasználhatnak a különféle akkumulátorok előállításánál, a Tesla akksijától a mobiltelefonokon és laptopokon keresztül egészen az újratölthető ceruzaelemekig. 

Tesla alváz akkumulátorral és hajtáslánccal

Annak érdekében, hogy kiszűrjék a nátriumot, az elektródákat titánium-dioxid bevonattal látták el. Ez a réteg roppant egyszerű módon képes elválasztani a két elemet egymástól. Mivel a nátrium részecskéi jóval nagyobbak, mint a lítium, fennakadnak a sűrű titánium-dioxid hálón, így az egyfajta szűrőként működik. Ám a részecskéket irányítani kell, hogy kellő sebességgel és a megfelelő irányba mozogjanak. Ehhez a kutatók módosítottak az elektromos feszültség ciklikusságán.

Először az elektródába negatív feszültséget vezettek, majd rövid szünetet követően pozitív feszültséggel töltötték fel, végül azt is leállították. A kutatók szerint a lítiumionok mennyiség koncentrálható a feszültség ciklikus váltakoztatásával. Az eredményekből kiderül, hogy már tíz ilyen ciklust követően sikerült 1:1 arányban elválasztani egymástól a lítiumot és a nátriumot.

Ennek az eljárásnak köszönhetően a könnyűfém kinyerését jelentősen fel lehetne gyorsítani. Ezáltal a gyártás üteme is drasztikusan felgyorsulna.

Chong Liu, a Chicagói Egyetem kutatója, aki korábban tagja volt a Yi Cui által vezetett csapatnak, elárulta, hogy az új módszer egyelőre még annyira költséges, hogy jelen pillanatban nem tud versenyképes lenni a hagyományos kitermelési eljárásokkal szemben. Ugyanakkor elmondta, hogy az új metódust sikerrel lehetne alkalmazni a már elhasznált akkumulátorok újrahasznosításában.

 

Forrás: