أصبح استخلاص الليثيوم النقي بنسبة 99% ممكنًا بفضل الطريقة الكهروكيميائية الجديدة التي ابتكرها علماء أمريكيون
طور باحثون في الولايات المتحدة طريقة جديدة لاستخراج 99% من الليثيوم النقي من محلول حيث كانت نسبة الصوديوم إلى الليثيوم 1000 إلى 1. ووجد فريق من كلية بريتزكر للهندسة الجزيئية بجامعة شيكاغو أنه يمكن استخدام الإقحام الكهروكيميائي لاستخراج مادة الليثيوم المهمة في البطارية. من الشائع في عالم البطاريات والمكثفات الفائقة، أن يستخدم الباحثون الكهرباء لإدخال الأيونات بين طبقات مادة مختلفة. باستخدام هذه التقنية لاستخراج المواد من الماء، يتم إنشاء مرشحات تغذيها القوة، وذلك باستخدام التيارات الكهربائية لسحب أيونات الليثيوم المشحونة من خلال مسارات مجهرية. لكن المسارات التي تسمح لأيونات الليثيوم بالمرور ستقبل أيضًا أيونات أخرى، بما في ذلك الصوديوم الأكثر شيوعًا. ويكشف العمل أن المسارات الأيونية التي تسمح للليثيوم بالمرور عبر المواد الطبقية – في هذا البحث بالذات، أكسيد الكوبالت – محكومة بالدفع والسحب بين قوتين. ويمثل هذا تقدمًا في العلوم البحتة وطريقًا للمضي قدمًا لتطوير تقنيات استخلاص جديدة في العالم الحقيقي، وفقًا للباحثين. الهدف هو تطوير مواد يمكنها فصل الليثيوم بشكل انتقائي “هدفنا هو تطوير مواد يمكنها فصل الليثيوم بشكل انتقائي عن الأملاح الأخرى”، قال المؤلف الأول للورقة، طالب الدراسات العليا السابق بجامعة شيكاغو PME جرانت هيل، دكتوراه 24. “بالنسبة لهذه الفئة من المواد، المنافس الرئيسي هو الصوديوم، لأنهما متشابهان كيميائيًا من حيث الشحن والحجم.” البطاريات هي العمود الفقري للتحول العالمي عن الوقود الأحفوري، ولكن الأساليب المستخدمة لحصاد مادة الليثيوم الشائعة في البطاريات بعيدة كل البعد عن كونها صديقة للبيئة. إنها تتطلب كميات هائلة من الحمض لإذابة خام السبودومين المحمص أو حفر محلول ملحي ضخمة لسحب ملايين الجالونات من المياه المالحة من أعماق الأرض وتركها تجف في الشمس. قال UChicago PME Assoc: “نحن نعلم أن هناك تفاعلين متوازيين سيحدثان دائمًا في نفس الوقت”. البروفيسور تشونغ ليو، المؤلف المقابل للعمل الجديد. “أحدهما مدفوع بالشحنة، عند إدخال تيار في المادة. والآخر هو أن المواد سوف تجد التوازن بشكل طبيعي. “يصف هيل مسارات الأيونات كطريق سريع محاط بمواقف السيارات. قال هيل: “عندما يبدأ كل أيون الليثيوم، يكون لديه الكثير من المواقع المفتوحة بجواره، وعندما يتم إدخال الصوديوم، ينتهي به الأمر إلى الضغط على جميع مواقع الليثيوم المجاورة لبعضها البعض”. “بالنسبة للمناطق الصديقة لليثيوم في المادة، فإن ساحة انتظار السيارات ممتلئة بالكامل.” يتطلب التغلب على هذا التحدي تحسين حجم جسيمات أيونات الليثيوم وإيجاد توازن بين تفاعلين متنافسين. أول التفاعلين هو الإقحام نفسه، الناتج عن استخدام الباحثين للتيار لإضافة الأيونات بين الطبقات. هذه هي حركة المرور على الطريق السريع. والثاني هو التبادل الأيوني حيث تجد أيونات الصوديوم والليثيوم المتنافسة التوازن، وتنسحب الأيونات المعدلة إلى موقف السيارات المجازي، وفقًا لبيان صحفي. يحدث التوازن بمعدله الخاص، لكن يمكن للباحثين تحديد مدى سرعة ضخ الأيونات. وهذا يعني أنه يمكنهم ضبط “سرعة” التفاعل الأول على واحد من ثلاثة خيارات: أسرع، أو أبطأ، أو نفس سرعة التفاعل الثاني، وفقًا للبيان. “لقد اكتشفنا أن الأنظمة الثلاثة تتصرف بشكل مختلف تمامًا، وقال ليو: “إن الأمر الوحيد هو أنه عندما تسمح بوقت كافٍ للسماح للتبادل الأيوني بمواكبة الإقحام، فيمكننا الحصول على هذه الاستجابة المادية القابلة للعكس تمامًا”. إن إدخال الأيونات ببطء وإيجاد حجم الجسيمات المثالي سمح بهذا الانعكاس.
تم النشر: 2026-07-03 01:48:00
