آب دریا منبع نامحدود مواد ساخت باتری خودروهای برقی

دانشمندان می گویند آب دریا می تواند به عنوان منبع نامحدود مواد حیاتی لازم برای باتری ها را فراهم سازد.

به گزارش «انرژی امروز» از Science، افزایش تولید خودروهای برقی باعث شده است تقاضا برای لیتیوم در دنیا افزایش یابد. اما این فلزات سبک که برای تولید باتری های قابل شارژ ضروری هستند، چندان هم به فراوانی یافت نمی شوند.

حالا محققان می گویند توانسته اند منبعی نامحدود از لیتیوم بیابند: فقط به دنبال آب دریا باشید.

ووک چوی از دانشگاه ملی سئول می گوید که به موفقیت های خوبی دست یافته اند. او معتقد است که حتی برای بازیافت باتری های لیتیومی هم می توان به این روش ها امیدوار بود.

لیتیوم در باتری ها قابل شارژ استفاده می شود چون بیشتر از مواد دیگر توانایی ذخیره انرژی را دارد. کارخانه های باتری سازی سالانه بیش از 160 هزار تن مواد مصرف می کنند و انتظار می رود در یک دهه آینده مصرف مواد لازم برای باتری ها 10 برابر شود.

اما منابع لیتیوم محدود بوده و فقط در برخی کشورها یافت می شود. محدودیت منابع لیتیوم این نگرانی را به وجود آورده است که در آینده قیمت باتری های خودروهای برقی سر به آسمان بکشد و به عنوان مانعی در برابر توسعه و رشد تولید خودروهای برقی عمل کند.

حالا دانشمندان می گویند که آب دریا می تواند به عنوان منبع عظیم این ماده حیاتی عمل کند. تخمین زده می شود اقیانوس های دنیا حدود 180 میلیارد تن لیتیوم در خود داشته باشند. اما غلظت این لیتیوم رقیق و تقریبا 0.2 قیمت در میلیون است.

محققان از فیلترها و غشاهای مختلفی برای جداسازی لیتیوم از آب دریا استفاده کردند. اما این تلاش ها تماما وانسته به تبخیر مقادیر بسیار زیادی آب دریا برای استخراج لیتیوم بوده است که زمان و زمین بسیار زیادی برای این کار لازم است. بنابراین تا امروز روشی اقتصادی برای استخراج لیتیوم از آب دریا ارائه نشده بود.

چوی و دیگر محققان حتی به استفاده مستقیم آب دریا در باتری ها هم فکر کرده اند که نیاز به تبخیر آب دریا نباشد. الکترودهای آنها چیزی شبیه به مواد با لایه های ساندویجی است که برای گیرانداختن و نگه داشتن لیتیوم در باتری طراحی شده است.

در آب دریا لا ولتاژ الکتریکی منفی به الکترود لیتیوم این ماده به سوی الکترود رانده می شود. اما در کنار آن سدیم هم به دلیل تشابهاتی که با لیتیوم دارد به این الکترود رانده می شود. سدیم در آب دریا 100 هزار بار غلیظ تر از یون لیتیوم است.

برای غلبه بر این مشکل، دانشمندان دانشگاه استنفورد، به دنبال الکترودی بودند که به شدت انتخابی عمل کند. ابتدا آنها الکترود را با یک لایه نازک اکسید لیتیوم به صورت یک باتری پوشاندند. از آنجایی که یون لیتیوم از سدیم کوچک تر است عبور یون لیتیوم از لایه های ساندویچ باتری از یون سدیم راحت تر است.

چوی می گوید که تغییر ولتاژ باعث می شود که حرکت یون های لیتیوم و سدیم به سوی الکترود و سپس توقف و دوباره بازگشت آنها با تغییر جریان می شود. البته، چون مواد الکترود قرابت بیشتری بهه یون لیتیوم نسبت به یون سدیم دارند، یون های لیتیوم اول به سوی الکترود جذب می شوند و آخر از همه هم الکترود را ترک می کنند.

بنابراین با تکرار این چرخه لیتیوم در الکترود تجمع پیدا می کند. بعد از 10 بار چرخش، که فقط چند دقیقه طول می کشد، چوی و همکارانش توانستند به نسبت یک به یک سدیم و لیتیوم برسند.

هرچند این تحقیق هنوز نتوانسته است به ارزانی استخراج لیتیوم از معادن زمینی برسد اما دانشمندان می گویند در حال بررسی روش های افزایش گزینش پذیری الکترودها هستند.

از سویی دانشمندان معتقد هستند با این رویکرد تازه، می توان روش های بازیافت لیتیوم باتری های مصرف شده را نیز بهبود بخشید.