锂是自动驾驶汽车电池中的重要元素，KAUST的研究人员已经开发出了一种从海水中提取锂的方法，这种方法十分经济。（图片来源：Morgan Bennett Smith）
在为电动汽车提供动力的电池中，锂是关键元素。由于锂的需求量飙升，陆地上锂资源预计将在2080年耗尽。KAUST的研究人员现已开发了一种经济、可行的系统，可从海水中提取高纯度的锂。
海洋中的锂含量是陆地的5000倍，但浓度极低，约为0.2ppm。一些更大的金属离子，包括钠、镁和钾，都以较高的浓度存在于海水中；然而，先前从这种混合物中提炼锂的研究成果甚微。
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KAUST研究团队用一种电化学电池解决了这个问题，这种电池含有由锂镧钛氧化物（LLTO）制成的陶瓷膜。它的晶体结构所含的空穴足够宽，刚好能让锂离子通过，同时阻挡更大的金属离子。“LLTO膜以前从未应用于提取和浓缩锂离子”，研发该电池的博士后Zhen Li说。
该电池有三个隔室。海水流入中央进料室，正锂离子通过LLTO膜进入侧室，侧室包含缓冲溶液和镀有铂、钌的铜阴极。同时，阴离子通过一层标准的阴离子交换膜离开进料室，进入含有氯化钠溶液和铂钌阳极的第三个室。
研究人员利用红海的海水测试了这个系统。在3.25V电压下，电池阴极产生氢气，阳极产生氯气。这推动了锂离子的跨膜（LLTO膜）运输，并在侧室累积。
这些富含锂的水将成为原料，再经过四轮循环处理，最终可达到9000 ppm以上的浓度。调整该溶液的pH值，就可得到固体磷酸锂，它仅含微量的金属杂质离子，足以满足电池制造商的要求。
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研究人员估计，从海水中提取1公斤锂，价格仅需5美元。电池产生的氢气、氯气的价值远远能抵消这一成本，并且剩余的海水也可以通过海水淡化厂产生淡水。
“我们将继续优化膜结构和电池设计，以提高这个过程的效率。”组长Zhiping Lai说。
他的研究团队还希望与玻璃行业合作，大规模生产低成本的LLTO膜。
翻译：曾欣欣
审校：董子晨曦
引进来源：阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）
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