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德國研發從熱水中提取鋰的工藝 用于制造電動汽車電池材料

鉅大LARGE  |  點擊量:764次  |  2020年08月17日  

無論是用于電網儲能、電動移動出行工具或可穿戴電子設備,鋰離子電池都已經成為了人們生活中不可或缺的一部分。每年,德國以外的地區都會開采數百萬噸鋰,以生產鋰離子電池。不過,據外媒報道,德國卡爾斯魯厄理工學院(KarlsruheInstituteofTechnology,KIT)的科學家們研發了一種經濟高效的方法,以在本國開采鋰礦。他們計劃利用一種微創性工藝,從萊茵河上游地熱發電廠的深水中提取鋰。


在萊茵河上游河溝下的巖層深處埋藏著一種礦物:大量的鋰元素溶解在含鹽的熱水中,等待著被開采。KIT應用地球科學研究所(AGW)的地球科學家JensGrimmer博士表示:“據我們所知,每升水中鋰元素的含量可能高達200毫克。假如我們能夠利用此種元素,就可以滿足德國相當一部分的需求。”目前,德國的此種稀缺資源純靠進口,而且重要用于生產電動汽車電池,因此這有關德國聯邦政府的氣候保護計劃也非常重要。進口資源重要來自智利、阿根廷和澳大利亞等國家,上述國家的鋰產量占全球總產量的80%以上。


到目前為止,由于缺乏適當的工藝,無法以高成本效益、環保且可持續的方式開采這一資源,德國國內的鋰開采工作一直受到阻礙。于是,Grimmer與德國天然氣和水資源技術和科學協會(DVGW)研究所的FlorenciaSaravia博士在KITEngler-Bunte研究所合作研發了一種新工藝,并在申請專利。Grimmer表示:“第一步要將鋰離子從熱水中過濾出來;第二步將鋰離子進一步濃縮,直到鋰可以像鹽相同沉積下來。”


與從南美州的鹽湖和澳大利亞固體巖石中提取鋰的傳統方法相比,Grimmer-Saravia的工藝具有幾個關鍵優勢:1、使用現有地熱發電廠的基礎設施,因為每年都有多達20億升熱水流到該發電廠。2、與傳統的采礦作業相比,根本就不會有過多的負擔,而且土地消耗量也極小。3、由于熱水在使用之后會返回到地下,不會釋放任何有害物質,地熱發電和產熱也不會受到影響。4、在地熱發電廠的熱水循環中,數小時內就可以不斷地將鋰提取出來,而在南美洲鹽湖提取鋰要幾個月,而且會嚴重受到天氣的影響。假如有強降雨,鋰生產則會推遲數周甚至數月。5、此外,該工藝還可從熱水中提取銣或銫等其他稀有且有價值的元素,激光和真空技術就要用到此類元素。


由于該工藝可以采用地熱發電廠的技術和能量基礎設施,因而與傳統工藝相比,還可達到二氧化碳平衡。FlorenciaSaravia表示:“為了維持和改善我們的生活水平,我們向第三國家輸出了許多環境問題。利用該工藝,我們能夠承擔起自己的責任,以一種環保的方式在自己家門口提取現代技術所要的重要原材料。我們還可以建立地區價值鏈,創建就業機會,同時減少地緣政治依賴。”


兩位科學家目前正與行業伙伴合作,以研發一種可以提取鋰的測試設備。首個原型設備將建在萊茵河上游的地熱發電廠,第一步是提取幾公斤的碳酸鋰或氫氧化鋰。假如實驗成功,就計劃建設一個大型廠,如此一來,每個地熱發電廠每年就可以生產幾百噸氫氧化鋰。目前的數據顯示,在萊茵河上游德法兩國兩邊的河溝中,每年可提取的鋰可達幾千噸。


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