Литий — важный компонент современных аккумуляторов, но растущий спрос грозит истощить запасы этого металла в земной коре к 2080 году. В океане лития в 5000 раз больше, но в куда меньшей концентрации, тогда как ионы натрия, магния и калия встречаются там намного чаще. Предыдущие попытки выделения лития из этой смеси были не слишком успешными. Ученые из Саудовской Аравии нашли способ получения лития из морской воды экономически выгодным способом.

Команда специалистов из Университета науки и технологии KAUST решила эту проблему с помощью электрохимической ячейки с керамической мембраной из оксида лития-лантана-титана (LLTO). В ее кристаллической структуре имеются отверстия нужного размера, пропускающие ионы лития, но задерживающие более крупные ионы других металлов, пишет EurekAlert. Прежде, отмечают исследователи, мембраны LLTO никогда не использовались для получения лития.

Ячейка состоит из трех отсеков. Морская вода попадает в центральную камеру, оттуда положительные ионы лития проходят через мембрану LLTO в боковую, где находится буферный раствор и медный катод, покрытый платиной и рутением. Отрицательные ионы, тем временем, отправляются через стандартную анионообменную мембрану в третью камеру, с раствором хлорида натрия и анодом из платины и рутения.

Исследователи протестировали систему на воде, взятой из Красного моря. Под напряжением 3,25 В ячейка начала вырабатывать на катоде водород и хлор. Это запустило транспорт лития через мембрану LLTO, который стал скапливаться в боковом отсеке. Затем обогащенная литием вода стала сырьем для повторных циклов обработки. Постепенно была достигнута концентрация более 9000 миллионных долей.

Изменение кислотности раствора позволило получить твердый фосфат лития, содержащий лишь незначительные следы ионов других металлов. И достаточно чистый, чтобы соответствовать стандартам производителей аккумуляторов.

По оценкам ученых, для получения килограмма лития из морской воды такая ячейка будет тратить электричества всего на $5. Стоимость лития и хлора с лихвой покроют эти расходы, а оставшуюся воду потом можно будет направить на станцию опреснения для переработки.