記者近日從南京大學(xué)獲悉，該校教授朱嘉、中國科學(xué)院院士陳駿等學(xué)者開發(fā)了一種界面光熱鹽湖提鋰裝置，該裝置能高效利用太陽能，以高選擇性、低能耗、低碳排放的方式從鹽湖水中提取鋰。相關(guān)論文近日發(fā)表于國際期刊《科學(xué)》。

作為全球能源轉(zhuǎn)型中的戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬，鋰廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車電池和可再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng)。鹽湖型鋰礦是全球鋰資源的重要來源，但由于復(fù)雜鹽湖化學(xué)條件和極高環(huán)境保護(hù)要求，難以大規(guī)模開采利用，這成為我國鋰礦開采的難題。

論文共同第一作者、南京大學(xué)特任副研究員宋琰介紹，青藏高原擁有極其豐富的鹽湖資源，蘊(yùn)藏著巨大鋰儲(chǔ)量，發(fā)展綠色、環(huán)保、可持續(xù)的鹽湖提鋰新技術(shù)，具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值和戰(zhàn)略意義。

經(jīng)過多年摸索后，團(tuán)隊(duì)注意到自然界中鹽生植物高效提取特定物質(zhì)的能力。在鹽堿環(huán)境下，鹽土植物能通過蒸騰作用，選擇性地吸收鹽分和水分。宋琰說，這種“選擇性吸收—儲(chǔ)存—釋放”機(jī)制，使鹽生植物能在極端鹽堿環(huán)境中維持正常的新陳代謝和生長。這為開發(fā)高效、可持續(xù)的鹽湖鋰資源提取技術(shù)提供了重要仿生學(xué)啟示。

受此啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了界面光熱鹽湖提鋰裝置。“裝置直接漂浮在水面上，可以把它理解為一棵樹。”宋琰介紹，最上層的蒸發(fā)器由氧化鋁材料制成，相當(dāng)于“樹葉”;位于“樹葉”下方的是儲(chǔ)存層，采用親水性好、硬度高且孔隙率高的氧化硅材料制成，能為裝置提供支撐并儲(chǔ)存豐富鋰鹽;與水面直接接觸的納濾膜相當(dāng)于“樹根”，其孔徑細(xì)微，能允許鋰離子穿透進(jìn)入儲(chǔ)存層，同時(shí)阻止一些大離子進(jìn)入裝置內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)鋰的富集。

據(jù)介紹，這種裝置通過吸收太陽光產(chǎn)生熱能，再利用熱能驅(qū)動(dòng)蒸騰作用，在裝置內(nèi)產(chǎn)生壓強(qiáng)。當(dāng)鹽湖水流經(jīng)納濾膜時(shí)，這一壓力促使水分子和鋰離子穿透膜層，而將其他物質(zhì)有效分離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰的高效提取。

宋琰說，研究團(tuán)隊(duì)還基于該裝置搭建了界面光熱鹽湖提鋰平臺(tái)，測(cè)試了在鹽湖鹵水中的提鋰效果。結(jié)果顯示，該平臺(tái)能高效地從稀釋的鹽湖鹵水中提取鋰，并在運(yùn)行528小時(shí)后仍保持穩(wěn)定性能。

據(jù)介紹，這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，有望推動(dòng)我國高原鹽湖鋰產(chǎn)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展，保障戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬鋰的安全供給。