IT之家 9 月 28 日消息，IT之家從南京大學(xué)獲悉，該校朱嘉教授、陳駿院士與合作者在鹽湖鋰資源綠色開發(fā)領(lǐng)域取得重要突破。
這項(xiàng)工作通過(guò)仿生鹽土植物的“選擇性吸收-儲(chǔ)存-釋放”機(jī)制，成功開發(fā)界面光熱鹽湖提鋰技術(shù)。該技術(shù)利用界面光熱蒸騰效應(yīng)，強(qiáng)化納米通道傳質(zhì)并驅(qū)動(dòng)高精度離子分離，實(shí)現(xiàn)了高選擇性、低能耗、低碳排放的太陽(yáng)能鹽湖提鋰。
這一技術(shù)有望推動(dòng)我國(guó)青藏鹽湖鋰資源的綠色開發(fā)，減少對(duì)進(jìn)口鋰礦的依賴，保障戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬鋰的安全供給。相關(guān)研究成果以“Solar transpiration-powered lithium extraction and storage”為題，于 27 日在 Science 期刊上發(fā)表。
據(jù)介紹，鹽湖型鋰礦是全球鋰資源的重要來(lái)源，我國(guó)青藏高原也擁有極其豐富的鹽湖資源，蘊(yùn)藏著巨大的鋰礦儲(chǔ)量。但由于鹽湖化學(xué)條件復(fù)雜、對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求極高，當(dāng)?shù)氐匿嚨V資源至今難以大規(guī)模開采利用，已成為我國(guó)鋰礦開采的“卡脖子”難題，發(fā)展綠色、環(huán)保、可持續(xù)的鹽湖提鋰新技術(shù)是破解這一難題的關(guān)鍵。
在自然界中，如鹽生植物等生命系統(tǒng)則具備高效提取特定物質(zhì)的能力。鹽生植物可利用蒸騰作用從鹽堿環(huán)境中選擇性吸收鹽分和水分，并通過(guò)特定器官儲(chǔ)存、排出體內(nèi)多余的鹽分，形成“選擇性吸收-儲(chǔ)存-釋放”機(jī)制，使其可在極端鹽堿環(huán)境中維持正常的新陳代謝和生長(zhǎng)，為開發(fā)高效、可持續(xù)的鹽湖鋰資源提取技術(shù)提供了重要的仿生學(xué)啟示。
受此啟發(fā)，南京大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)了界面光熱鹽湖提鋰裝置，主要包括如下三部分：
界面光熱蒸騰作用在蒸發(fā)器納米通道（圖 1C）內(nèi)產(chǎn)生超高毛細(xì)壓強(qiáng)；
該毛細(xì)壓強(qiáng)傳遞至離子分離層（圖 1E），驅(qū)動(dòng)鋰離子選擇性從鹽水進(jìn)入儲(chǔ)存層；
通過(guò)水循環(huán)系統(tǒng)收集儲(chǔ)存層（圖 1D）中富集的鋰鹽，并實(shí)現(xiàn)裝置再生。
據(jù)介紹，研究團(tuán)隊(duì)搭建了界面光熱鹽湖提鋰平臺(tái)（圖 2A-2C），對(duì)其鹽湖提鋰性能進(jìn)行了全面評(píng)估（圖 2D-2E），并測(cè)試了該裝置在鹽湖鹵水中的提鋰效果，結(jié)果表明該平臺(tái)能夠高效地從稀釋的鹽湖鹵水中提取鋰（圖 2F）。得益于其可再生能力，裝置在 528 小時(shí)的連續(xù)運(yùn)行中表現(xiàn)出了優(yōu)異的穩(wěn)定性（圖 2G），從而展示了其在長(zhǎng)期應(yīng)用中的巨大潛力。
界面光熱鹽湖提鋰裝置還具有良好的兼容性和可擴(kuò)展性。通過(guò)優(yōu)化離子分離層，單級(jí)裝置的鋰選擇性提升了 6 倍；通過(guò)多級(jí)提鋰工藝，鋰選擇性可提升近 40 倍。模塊化設(shè)計(jì)賦予該系統(tǒng)良好的擴(kuò)展能力，鋰產(chǎn)量隨模塊數(shù)量線性增長(zhǎng)，充分展示了其在大規(guī)模應(yīng)用中的潛力。
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