Новое солнечное устройство добывает литий из морской воды и одновременно опресняет её

Миру требуется всё больше лития — ключевого элемента для аккумуляторов смартфонов, электромобилей и систем накопления энергии. Однако традиционные способы добычи этого ресурса наносят серьёзный вред экологии и уже не справляются с растущим спросом.

Учёные из Чжэцзянского университета (Китай) представили инновационное решение — солнечный «качельный» экстрактор лития, который способен извлекать металл прямо из морской воды, параллельно опресняя её.

🌊 Литий есть, но добраться до него сложно

По оценкам исследователей, океаны содержат около 230 миллиардов тонн лития, однако его концентрация в морской воде крайне мала. Основная проблема — огромное количество натрия: его в воде примерно в 60 000 раз больше, чем лития.

При попытках испарять морскую воду соль быстро образует твёрдые отложения, которые засоряют оборудование и останавливают процесс добычи.

⚙️ Как работает солнечный «seesaw-экстрактор»

Новое устройство, получившее название SPSE (Solar-Powered Seesaw Extractor), имеет многослойную «сэндвич-конструкцию»:

• в центре — гидрофильный слой, активно поглощающий ионы лития;

• снаружи — фототермические слои, эффективно поглощающие солнечную энергию.

Экстрактор установлен под углом около 30°. При нагреве солнечным светом вода испаряется, а литий концентрируется и втягивается во внутренний слой.

Когда на приподнятой стороне накапливаются солевые отложения, смещается центр тяжести — устройство раскачивается, как качели, погружая соляную корку обратно в воду. Морская среда естественным образом смывает соль, обеспечивая самоочистку системы и непрерывную работу без засоров.

📈 Результаты испытаний

В ходе тестирования технология показала впечатляющие результаты:

• на 69 % более высокая эффективность поглощения лития по сравнению с классическими методами;

• 15,5-кратное увеличение локальной концентрации Li⁺, что ускоряет процесс адсорбции;

• селективность отделения лития от натрия — 370 000 : 1.

Дополнительное преимущество — возможность одновременного опреснения воды. После оптимизации система может производить не только литий, но и питьевую воду как побочный продукт.

🔬 Что ещё предстоит доработать

Несмотря на потенциал, технология пока требует улучшений. Используемые сейчас марганцевые адсорбенты теряют эффективность примерно после 30 циклов, поэтому учёные рассматривают более долговечные титановые материалы.

Также необходимо убедиться, что система сможет стабильно работать в условиях реального океана без применения дополнительных химических реагентов для коррекции pH.

Результаты исследования были опубликованы 4 февраля в научном журнале Device.