鹽湖中的鋰礦是全球鋰資源的重要來源。然而，由于復(fù)雜的鹽湖化學(xué)條件和極高的環(huán)境保護要求，至今難以大規(guī)模開采利用，成為我國鋰礦開采的“卡脖子”難題。9月28日，記者從南京大學(xué)獲悉，該校教授朱嘉、中國科學(xué)院院士陳駿等學(xué)者通過開發(fā)界面光熱鹽湖提鋰裝置，利用太陽能從鹽湖水中實現(xiàn)了高選擇性、低能耗、低碳排放的提取鋰。相關(guān)成果27日發(fā)表于國際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。

鋰作為全球能源轉(zhuǎn)型中的戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬，廣泛應(yīng)用于電動汽車電池和可再生能源儲能系統(tǒng)。

論文的共同第一作者、南大特任副研究員宋琰介紹，我國的青藏高原擁有極其豐富的鹽湖資源，蘊藏著巨大的鋰礦儲量。“發(fā)展綠色、環(huán)保、可持續(xù)的鹽湖提鋰新技術(shù)，具有重要的經(jīng)濟價值和戰(zhàn)略意義。”

在多年的摸索后，自然界中鹽生植物高效提取特定物質(zhì)的能力吸引了團隊的注意。“樹葉在蒸發(fā)時，會在樹葉內(nèi)產(chǎn)生極高的壓強，并通過樹干將壓強傳遞到樹根，從而使樹根通過內(nèi)皮層選擇性地吸收鹽堿環(huán)境中的鹽和水。水會儲存在樹干中，而多余的鹽則會排出樹體。”宋琰說，這種“選擇性吸收-儲存-釋放”機制，使鹽生植物能夠在極端鹽堿環(huán)境中維持正常的新陳代謝和生長，也為開發(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)，研究團隊開發(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，它們相當(dāng)于樹葉；在“樹葉”下方的儲存層，則是氧化硅，這種材料親水性好，又很硬，孔隙率高，因而能為裝置提供支撐并儲存更多的鋰鹽；漂浮在水面上、與水直接接觸的納濾膜相當(dāng)于“樹根”，它們的孔徑小，可以讓鋰穿過這層膜進入儲存層，而阻隔一些大離子進入裝置內(nèi)，從而實現(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)動蒸騰效應(yīng)，從而在裝置內(nèi)產(chǎn)生壓強，讓鹽湖水在穿過納濾膜時，將水和鋰離子與其他物質(zhì)分離，進入裝置中，完成鋰的提取。

宋琰說，研究團隊還搭建了界面光熱鹽湖提鋰平臺，測試了該裝置在鹽湖鹵水中的提鋰效果。結(jié)果顯示，該平臺能夠高效地從稀釋的鹽湖鹵水中提取鋰，并在運行528小時后仍性能穩(wěn)定。

研究團隊表示，這項關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，有望推動我國青藏鹽湖鋰資源的綠色開發(fā)，保障戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬鋰的安全供給。

(關(guān)鍵字：鹽湖 鋰)