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pte20230911012 Umwelt/Energie, Forschung/Entwicklung

Lithiumgewinnung bald ohne Umweltschäden

Solare Wärme und Kapillarwirkung sind laut Forschern der Princeton University die Schlüssel


Expertin Meiqi Yang mit Natrium- und Siliziumsalz (Foto: engineering.princeton.edu, Bumper DeJesus)
Expertin Meiqi Yang mit Natrium- und Siliziumsalz (Foto: engineering.princeton.edu, Bumper DeJesus)

Princeton (pte012/11.09.2023/11:30)

Forscher der Princeton University haben ein umweltverträglicheres und zugleich zügigeres Verfahren zur Gewinnung von Lithium für die Batterien von E-Autos entwickelt. Das System soll die Produktion in bestehenden Lithiumanlagen verbessern und Quellen erschließen, die bisher als zu klein oder verwässert angesehen wurden, um sich zu lohnen. Heute werden dutzende Quadratkilometer verwüstet, weil die lithiumhaltigen Flüssigkeiten in Soleseen mit solarer Wärme langwierig aufkonzentriert werden müssen.

Von den Bäumen abgeschaut

Die neue Lithium-Sammeltechnik besteht aus einer Reihe von porösen Fasern, die zu Schnüren verdrillt sind. Diese haben einen wasserliebenden Kern und eine wasserabweisende Oberfläche. Werden die Enden in eine Salzwasserlösung getaucht, wandert das Wasser, in dem Salze gelöst sind - unter anderem lithiumhaltiges - durch Kapillarwirkung die Schnüre hinauf. Es ist der gleiche Prozess, den Bäume verwenden, um Wasser von den Wurzeln zu den Blättern zu ziehen.

Das Wasser verdunstet schnell von der Oberfläche jeder Faser und hinterlässt Salzionen, die Natrium und Lithium enthalten. Verdunstet das Wasser weiter, werden die Salze immer konzentrierter und bilden schließlich Natriumchlorid- und Lithiumchlorid-Kristalle auf den Oberflächen der Fasern, so die US-Wissenschaftler.

Natrium und Lithium getrennt

Abgesehen von der Konzentration der Salze bewirkt die Technik, dass Lithium und Natrium aufgrund ihrer unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften an unterschiedlichen Stellen des Strangs kristallisieren. Natrium mit geringer Löslichkeit klebt zum Schluss am unteren Teil der Faser, während die hochlöslichen Lithiumsalze in der Nähe der Oberseite kristallisieren. Die natürliche Trennung ermöglicht es, Lithium und Natrium einzeln zu sammeln. Normalerweise sind für die Trennung zusätzliche Chemikalien nötig.

"Unser Ziel war es, die grundlegenden Prozesse der Verdunstung und der Kapillarwirkung zu nutzen, um Lithium zu konzentrieren, zu trennen und zu ernten. Wir müssen keine zusätzlichen Chemikalien einsetzen, wie es bei vielen anderen Extraktionstechnologien nötig ist, und das Verfahren spart im Vergleich zu herkömmlichen Verdampfungsmethoden viel Wasser", so Forschungsleiter Z. Jason Ren. Seine Technik reduziere die benötigte Fläche im Vergleich zum derzeitigen Betrieb um mehr als 90 Prozent - und der Verdunstungsprozess beschleunige sich im Vergleich zu herkömmlichen Verdunstungsteichen um mehr als das 20-Fache.

(Ende)
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