Monday, June 14, 2021
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समुद्री जल से लीथियम निकालने का यह तरीका भविष्य के लिए आवश्यक हो सकता है


शोधकर्ताओं की एक टीम ने मीठे पानी का निर्माण करते हुए समुद्री जल से लिथियम निकालने के लिए एक नई, आर्थिक रूप से व्यवहार्य प्रणाली विकसित की है। लिथियम की मांग – बैटरी में उपयोग किया जाने वाला एक अत्यंत महत्वपूर्ण तत्व जो इलेक्ट्रिक वाहनों को शक्ति प्रदान करता है – पिछले कुछ समय से बढ़ रहा है और इसके भूमि-आधारित भंडार 2080 तक समाप्त होने की संभावना है। लेकिन किंग अब्दुल्ला विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम सऊदी अरब में विज्ञान और प्रौद्योगिकी (KAUST) ने एक ऐसी प्रणाली तैयार की है जो न केवल लागत प्रभावी है बल्कि समुद्री जल से उच्च शुद्धता लिथियम निकालने में भी मदद करती है।

शोधकर्ताओं ने लिथियम लैंथेनम टाइटेनियम ऑक्साइड (एलएलटीओ) से बने सिरेमिक झिल्ली वाले इलेक्ट्रोकेमिकल सेल को डिजाइन किया। उन्होंने कहा कि इसकी क्रिस्टल संरचना में लिथियम आयनों को पार करने की अनुमति देने के लिए पर्याप्त चौड़ा छेद होता है लेकिन सोडियम, मैग्नीशियम और पोटेशियम जैसे बड़े धातु आयनों को अवरुद्ध करता है जो बहुत अधिक सांद्रता में मौजूद होते हैं – यही कारण है कि समुद्री जल से लिथियम निकालना एक ऐसी चुनौती रही है .

सेल विकसित करने वाले जेन ली ने कहा कि यह पहली बार था कि एलएलटीओ झिल्ली का उपयोग लिथियम आयनों को निकालने और केंद्रित करने के लिए किया गया था।

यह कैसे काम करता है

टीम द्वारा डिजाइन किए गए इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में तीन डिब्बे होते हैं। समुद्री जल एक केंद्रीय फ़ीड कक्ष में बहता है, जहां सकारात्मक लिथियम आयन एलएलटीओ झिल्ली से एक साइड डिब्बे में गुजरते हैं जिसमें एक बफर समाधान और प्लैटिनम और रूथेनियम के साथ लेपित तांबा कैथोड होता है। नकारात्मक आयन, इस बीच, एक मानक आयन एक्सचेंज झिल्ली के माध्यम से फ़ीड कक्ष छोड़ देते हैं और तीसरे डिब्बे में जाते हैं, जिसमें सोडियम क्लोराइड समाधान और प्लैटिनम-रूथेनियम एनोड होता है।

टीम ने लाल सागर के पानी पर अपनी नई प्रणाली का परीक्षण किया। 3.25V के वोल्टेज पर, उन्होंने कहा कि सेल ने कैथोड पर हाइड्रोजन गैस और एनोड पर क्लोरीन गैस उत्पन्न की। यह एलएलटीओ झिल्ली के माध्यम से लिथियम की गति को बढ़ाता है, जहां यह साइड-कक्ष में जमा हो जाता है।

यह लिथियम-समृद्ध पानी प्रसंस्करण के चार और चक्रों के लिए फीडस्टॉक बन जाता है, अंततः 9,000ppm (प्रति मिलियन भाग) से अधिक की एकाग्रता तक पहुंच जाता है। और अंत में, इस समाधान के पीएच को समायोजित करने से ठोस लिथियम फॉस्फेट वितरित होगा, जिसमें अन्य धातु आयनों के मात्र निशान होंगे, लेकिन बैटरी निर्माताओं की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त शुद्ध होगा।

महासागर भंडार

वैज्ञानिकों ने कहा कि महासागरों में भूमि भंडार की तुलना में लगभग 5,000 गुना अधिक लिथियम होता है, लेकिन वे लगभग 0.2 पीपीएम की बेहद कम सांद्रता पर होते हैं। इसके अलावा, जैसा कि उल्लेख किया गया है, सोडियम, मैग्नीशियम और पोटेशियम सहित बड़े आयन भी समुद्री जल में और बहुत अधिक सांद्रता में मौजूद होते हैं। लेकिन जेन ली और उनकी टीम द्वारा डिजाइन किया गया इलेक्ट्रोकेमिकल सेल लाल सागर से पानी से लिथियम को सफलतापूर्वक निकालकर इस मुद्दे को संबोधित करता है।

“हम प्रक्रिया दक्षता में सुधार के लिए झिल्ली संरचना और सेल डिजाइन का अनुकूलन जारी रखेंगे,” EurekAlert समूह के नेता जिपिंग लाई के हवाले से कहा गया है।

समुद्री जल से 1 किलोग्राम लिथियम निकालने के लिए, शोधकर्ताओं का अनुमान है कि सेल को केवल $ 5 (लगभग 365 रुपये) की बिजली की आवश्यकता होगी, जिसे सेल द्वारा उत्पादित हाइड्रोजन और क्लोरीन के मूल्य से आसानी से ऑफसेट किया जा सकता है। उन्होंने कहा कि बचे हुए समुद्री जल का उपयोग अलवणीकरण संयंत्रों में ताजा पानी उपलब्ध कराने के लिए किया जा सकता है।

लाई की टीम एलएलटीओ झिल्ली का बड़े पैमाने पर और किफायती मूल्य पर उत्पादन करने के लिए ग्लास उद्योग के साथ सहयोग करने की उम्मीद करती है।


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