我國科研人員的太陽能“鹽湖提鋰”新技術(shù)：鹽湖鋰資源開發(fā)的新曙光

作者黃艷紅段躍初

在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的時代，能源與資源的高效利用和綠色開發(fā)成為了科研領(lǐng)域的重要課題。鋰，作為電動汽車電池等儲能材料中的關(guān)鍵礦物，其重要性不言而喻。在自然界中，鋰主要以鹽湖鹵水和固體礦石兩種形態(tài)存在。我國高原地區(qū)蘊(yùn)含著豐富的鹽湖鋰資源，然而，開發(fā)這些資源卻面臨著諸多挑戰(zhàn)。

我國高原地區(qū)的鹽湖有著特殊的化學(xué)組成特性，其中湖水的“鎂鋰比”這一關(guān)鍵指標(biāo)偏高。這一特性導(dǎo)致了鎂與鋰分離難度極大，進(jìn)而使得傳統(tǒng)的鋰提取方法生產(chǎn)出的鋰鹽面臨成本高、質(zhì)量低的困境。與此同時，高原地區(qū)生態(tài)環(huán)境十分脆弱，對鋰產(chǎn)業(yè)相關(guān)的開發(fā)活動提出了極為嚴(yán)格的環(huán)保要求。這就意味著，我們需要一種既能高效提取鋰，又能符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新技術(shù)來開發(fā)這些鹽湖鋰資源。

南京大學(xué)的科研團(tuán)隊，在朱嘉教授、中國科學(xué)院院士陳駿等的帶領(lǐng)下，將目光投向了大自然的智慧。在鹽堿環(huán)境中，鹽土植物能夠通過蒸騰作用，巧妙地選擇性吸收鹽分和水分?？蒲袌F(tuán)隊受此啟發(fā)，模仿鹽土植物的蒸騰過程，成功開發(fā)出一種創(chuàng)新的“鹽湖提鋰”技術(shù)，并研制出“界面光熱‘鹽湖提鋰’裝置”。

這個裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計獨(dú)具匠心，共分為3層。當(dāng)陽光照射到該裝置時，蒸發(fā)器的納米通道內(nèi)會產(chǎn)生超高壓。這種超高壓具有獨(dú)特的作用，它會傳遞到離子分離層，在離子分離層發(fā)揮一種特殊的“驅(qū)趕”能力，能夠選擇性地將鹵水中的鋰離子“驅(qū)趕”到儲存層。最后，通過水循環(huán)系統(tǒng)，就能收集儲存層中的鋰鹽。這種通過模仿自然過程實(shí)現(xiàn)的離子選擇性分離機(jī)制，為鹽湖提鋰提供了一種全新的思路。

在實(shí)驗(yàn)室模擬的環(huán)境下，該裝置展現(xiàn)出了令人驚嘆的性能。模擬的是晝夜交替與鹽湖鹵水環(huán)境，這是非常接近實(shí)際鹽湖工作條件的模擬場景。在這樣的模擬環(huán)境中，該裝置已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行了528小時。這一長時間的穩(wěn)定運(yùn)行本身就是對裝置可靠性的有力證明。更為重要的是，在這個過程中，鹵水的“鎂鋰比”從初始數(shù)值422大幅降至2.5，這意味著鎂與鋰的分離效果得到了極大的提升。同時，鋰的純度提升了160多倍，這一數(shù)據(jù)直觀地顯示出該裝置在提高鋰鹽純度方面的卓越能力。這一系列的實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分驗(yàn)證了整套裝置的可行性與高效率。

朱嘉教授提到，這個裝置還有一個很大的優(yōu)勢在于其擴(kuò)展性。通過模塊化拼裝組合的方式，裝置的面積可以不斷擴(kuò)展。這種擴(kuò)展性的意義在于能夠根據(jù)需求增加鋰鹽的產(chǎn)量。在實(shí)際的鹽湖鋰資源開發(fā)中，不同鹽湖的規(guī)模和鋰資源儲量各不相同，這種模塊化的設(shè)計可以靈活適應(yīng)不同的開發(fā)需求。

另外，這個“界面光熱‘鹽湖提鋰’裝置”還有一個非常突出的優(yōu)點(diǎn)，那就是它的能源來源。該裝置依靠太陽能即可運(yùn)行，不需要消耗額外的電力和化學(xué)藥劑。對于光照資源豐富但生態(tài)環(huán)境脆弱的高原地區(qū)來說，這一特性使得該裝置具有無可比擬的優(yōu)勢。高原地區(qū)的太陽能資源充足，能夠?yàn)檠b置提供源源不斷的能源。而不依賴額外的電力和化學(xué)藥劑，一方面降低了能耗，另一方面避免了因使用化學(xué)藥劑可能帶來的環(huán)境污染問題，完全符合高原地區(qū)嚴(yán)格的環(huán)保要求。

目前，該科研團(tuán)隊已經(jīng)有了進(jìn)一步的規(guī)劃。他們計劃下階段到高原開展中試和產(chǎn)業(yè)化試驗(yàn)。這是從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵步驟。高原地區(qū)的鹽湖種類繁多，不同的鹽湖具有不同的物理化學(xué)特性。針對這些特性，科研團(tuán)隊將進(jìn)一步優(yōu)化裝置設(shè)計。通過這種針對性的優(yōu)化，有望在多方支持下早日形成實(shí)用的鹽湖鋰礦生產(chǎn)線。一旦這條生產(chǎn)線成功建立，將對我國高原鹽湖鋰產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

從更宏觀的角度來看，這項(xiàng)技術(shù)的成功開發(fā)對于我國的能源戰(zhàn)略和資源開發(fā)具有重要意義。隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，對鋰的需求量不斷攀升。我國國內(nèi)豐富的鹽湖鋰資源如果能夠得到高效、綠色的開發(fā)，將有助于減少對國外鋰資源的依賴，提高我國在全球鋰資源市場的話語權(quán)。同時，這也是我國在資源開發(fā)領(lǐng)域堅持綠色發(fā)展理念的體現(xiàn)，為在生態(tài)脆弱地區(qū)進(jìn)行資源開發(fā)提供了一個成功的范例。

與其他相關(guān)的科技成果一樣，這一太陽能“鹽湖提鋰”新技術(shù)也是我國科研人員在科技探索道路上不斷創(chuàng)新的成果之一。在科技領(lǐng)域，我國科研人員還在不斷努力開發(fā)新硅基電池提升分子太陽能儲能系統(tǒng)效率、研制高能量密度和長循環(huán)性能“火星電池”、推動國內(nèi)首架太陽能氫能無人機(jī)首飛以及發(fā)明新型“熱發(fā)射極”晶體管、發(fā)現(xiàn)新礦物等眾多成果。這些成果共同展示了我國科研實(shí)力的不斷提升，也為我國在全球科技競爭中奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

我國科研人員開發(fā)的太陽能“鹽湖提鋰”新技術(shù)為我國高原鹽湖鋰產(chǎn)業(yè)的綠色高質(zhì)量發(fā)展帶來了新的希望。它不僅是一項(xiàng)創(chuàng)新的技術(shù)成果，更是我國在資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)之間尋求平衡的有益探索，未來有望在鹽湖鋰資源開發(fā)領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。