Искусственные каналы ускорят добычу лития

Учёные из Техасского университета в Остине разработали новые наноразмерные каналы, которые позволят эффективнее выделять литий из смесей с другими элементами

Каналы устроены по образцу естественных «дверей» в оболочке живой клетки, через которые в неё входят и выходят ионы и молекулы. Это крошечные поры внутри мембран: литий они пропускают, а другие ионы, которые обычно встречаются вместе с ним, задерживают. По избирательности новые каналы в 2–5 раз превосходят другие недавно созданные системы переноса лития — по словам авторов, это одни из самых избирательных каналов, когда-либо созданных.

Литий используют в батареях смартфонов, электромобилей и энергосетей, но добывать его долго и энергозатратно. Его находят в подземных солёных водах — рассолах, в горных породах и в отработанных батареях, и везде он смешан с похожими по свойствам натрием, калием, магнием и кальцием. Отделить его от них трудно, а нынешние методы к тому же оставляют вредные отходы.

Работа, опубликованная в Journal of the American Chemical Society, развивает подход, созданный ранее для выделения редкоземельных элементов — их используют в магнитах ветряков, батареях электромобилей и экранах. Авторы показали, что избирательность каналу дают взаимодействие ионов с химическими группами у его входа и узость самого канала. По их словам, теперь у них не разовый результат, а набор инструментов для проектирования каналов для лития и, возможно, других важных металлов.

Сейчас команда встраивает каналы в мембраны покрупнее — из недавно созданного ею материала: он состоит из связанных между собой слоёв, похожих на оболочки клеток, и его можно делать из липидов или полимеров. Цель — непрерывный процесс выделения лития без агрессивных растворителей. Чтобы понять, как метод работает вне лаборатории, его ещё предстоит испытать на настоящих рассолах, где растворено сразу много солей, и в промышленных масштабах.

Кроме добычи, технологию могут применить для переработки лития из использованных батарей, а в перспективе — для создания улучшенных сепараторов внутри самих батарей.

Ранее по теме: Белковые мембраны помогут выделять литий для батарей

Источник: EurekAlert!