Việc sử dụng pin đã không còn quá xa lạ với các công việc trong đời sống hằng ngày. Với việc phát triển của các thiết bị thông minh, một lượng lớn pin lithium được sử dụng mỗi ngày. Tuy vậy, phương pháp để điều chế lithium hiện tại đang chưa đạt được hiệu quả cao. Trong quá trình điều chế vẫn có một lượng lithium bị thất thoát. Để khắc phục tình trạng hao phí đó, một nhóm nghiên cứu tại Mỹ đã tìm ra các để tách ion Lithium từ nước thải. Với phương pháp này, một lượng không nhỏ lithi đã được thu hồi. Đây vừa góp phần giảm chi phí điều chế cũng như bảo vệ môi trường tốt hơn. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu về loại màng polymer đặc biệt này!
Cách chiết xuất lithium hiện nay
Lithium là nguyên liệu quan trọng trong pin điện thoại, xe máy và ô tô điện. Mặc dù nguồn cung cấp lithium đa dạng, việc thu nhận và chiết xuất ion này nhờ bay hơi bằng năng lượng mặt trời vẫn là phương pháp chưa năng suất. Bởi lẽ có một số lượng nhỏ lithium bị hao phí. Có một báo cáo nghiên cứu đã được đăng tải trên tạp chí Energy & Environmental Science. Nhóm các nhà khoa học giải thích rằng họ thành công nhờ cấu trúc tinh thể của màng gốm. Với những lỗ li ti chỉ đủ rộng để ion lithium trôi qua, giữ lại những ion kim loại có kích cỡ lớn hơn.
Cell năng lượng lại có ba thành phần cấu tạo chính. Nước biển sẽ chảy qua khoang giữa của thiết bị. Tại đây các ion lithium mang điện tích dương sẽ chảy xuyên qua màng LLTO vào một khoang nữa. Khoang nhỏ này chứa dung dịch đệm và một điện cực bằng đồng được phủ platinum và ruthenium. Cùng lúc đó, các ion mang điện tích âm chạy qua một màng trao đổi. Tới một khoang thứ ba chứa dung dịch natri clorua và một điện cực phủ platinum và ruthenium nữa.
Phương pháp sử dụng màng polymer mới
Ngoài phương pháp chiết xuất từ nước muối, nhóm nghiên cứu Mỹ phát triển màng polymer để có thể tách chính xác ion lithium từ nước thải. Sản phẩm được thực hiện bởi các nhóm nghiên cứu từ Đại học Texas và Đại học California (Mỹ). Cốt lõi của phương pháp này là màng polyme được tạo ra nhờ sử dụng chất ether. Chất này có chức năng liên kết các ion khác trong pin. Đặc biệt, loại chất này có thể nhắm trúng mục tiêu phân tử cụ thể trong nước để liên kết và chiết xuất ion lithium.
Trong màng này, lithium di chuyển nhanh hơn natri, chất ô nhiễm phổ biến trong nước muối. Các nhà nghiên cứu cho rằng, do ion natri dễ dàng liên kết với ether nên bị giữ lại, trong khi các ion lithium vẫn chưa liên kết, cho phép chúng lọc qua polyme nhanh hơn. Áp dụng phương pháp này, lithium có thể được tách chiết từ nước thải gây ô nhiễm, chứa các kim loại nặng dễ dàng tạo liên kết với ether vì nước thải trong quá trình sản xuất dầu mỏ và khí đốt tự nhiên cũng chứa lithium, nhưng chưa được khai thác.
Nhóm nghiên cứu lấy dẫn chứng về việc nước thải của tập đoàn dầu Eagle Ford ở Texas có thể sản xuất đủ lượng lithium cho 300 pin ô tô điện hoặc 1,7 triệu điện thoại thông minh. Điều này cho thấy cơ hội ứng dụng thực tế của phương pháp mới này trong việc tăng nguồn cung cấp lithium.
