Neue Kohlenstoffnitridmembran revolutioniert die Lithiumgewinnung aus Salzseen
Innovatives Design mit bioinspirierten Verbesserungen übertrifft herkömmliche Polymermembranen deutlich
Forscher des Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben gemeinsam mit Kollegen eine kristalline Kohlenstoffnitridmembran entwickelt, die die Lithiumextraktionsindustrie revolutionieren könnte - ein wichtiger Durchbruch für die Lithiumgewinnung.
Bioinspirierte Konstruktion einer PTIPCN-Verbundmembran für die LiMg-Trennung
QIBEBT
Das innovative Design, das biologische Ionenkanäle nachahmt, zeigt eine bemerkenswerte Effizienz und Haltbarkeit bei der Trennung von Lithium- und Magnesiumionen in Salzseesole.
In der Studie, die am 14. Juni in Science Advances veröffentlicht wurde, wird eine kristalline Kohlenstoffnitridmembran mit bioinspirierten Verbesserungen vorgestellt, die herkömmliche Polymermembranen deutlich übertrifft. Diese innovative Membran erreicht ein beeindruckendes Selektivitätsverhältnis von 1.708 bei der Extraktion stark verdünnter Lithiumionen (0,002 M) aus konzentrierten Magnesiumionen (1,0 M), was für die Lösung des in verschiedenen Lithiumquellen vorherrschenden hohen Magnesiumgehalts von entscheidender Bedeutung ist.
Das Design der Membran ist von den hochselektiven biologischen Ionenkanälen der Natur inspiriert, die effizient zwischen verschiedenen Ionen unterscheiden. "Unser Ansatz bestand darin, diese natürlichen Systeme nachzuahmen und eine Membran mit hoher Selektivität und verbesserter Stabilität zu schaffen, die für praktische Anwendungen entscheidend sind", sagte ZHANG Yuanyuan, Mitautor der Studie von QIBEBT.
Die außergewöhnliche Leistung der Membran ist auf ihre einzigartige Struktur zurückzuführen, die kristalline und amorphe Formen von polymerem Kohlenstoffnitrid kombiniert. Diese Struktur sorgt nicht nur für die notwendige Gleichmäßigkeit und Enge der Poren, um größere hydratisierte Magnesiumionen auszuschließen, sondern ermöglicht auch einen reibungslosen Lithium-Ionen-Transport, ähnlich dem barrierefreien Ionentransport in natürlichen Ionenkanälen.
"Die Doppelfunktionalität unserer Membran eröffnet neue Möglichkeiten für ihre Verwendung über die Lithiumextraktion hinaus", sagte Prof. GAO Jun, Mitautor dieser Studie vom QIBEBT. "Diese Eigenschaften könnten einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz leisten und die Effizienz der Ressourcenrückgewinnung verbessern."
Dieser Fortschritt kommt zu einem entscheidenden Zeitpunkt, da die Nachfrage nach Lithium weiter steigt, vor allem durch den Markt für Elektrofahrzeuge und den Sektor der erneuerbaren Energien. Effiziente und nachhaltige Gewinnungsmethoden sind von entscheidender Bedeutung, um diese Nachfrage zu decken und die Umweltauswirkungen des Lithiumabbaus zu verringern.
"Die durch diese Membrantechnologie erzielten Fortschritte bieten neue Möglichkeiten für die effiziente Gewinnung von Lithium, einem entscheidenden Element beim Übergang zu erneuerbaren Energien und Elektromobilität", sagte Prof. LIU Jian, Mitautor der Studie vom QIBEBT.
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