Celda electroquímica extrae litio de alta pureza del agua de mar

La celda electroquímica diseñada por el equipo de KAUST separa los iones de litio del agua de mar y, al mismo tiempo, produce valiosos gases de hidrógeno y cloro.

Según datos de la Comisión Chilena del Cobre (Cochilco), la demanda de litio alcanzará los 1,79 millones de toneladas anuales para el año 2030, impulsado por el sector transporte, especialmente por el desarrollo de vehículos eléctricos livianos o de pasajeros

Para responder a la creciente necesidad del elemento, investigadores de KAUST desarrollaron un sistema para extraer litio de alta pureza del agua de mar, ya que los océanos contienen alrededor de 5.000 veces más litio que la tierra, pero en concentraciones extremadamente bajas de alrededor de 0,2 partes por millón (ppm). 

Para captar los iones, el equipo de KAUST creó una celda electroquímica que contiene una membrana cerámica hecha de óxido de litio, lantano y titanio (LLTO). Su estructura de cristal contiene orificios lo suficientemente anchos para permitir que los iones de litio pasen mientras bloquean los iones metálicos más grandes. 

La celda está compuesta por tres compartimientos, de modo que el agua fluye hacia una cámara de alimentación alimentación central, donde los iones de litio positivos pasan a través de la membrana LLTO hacia un compartimento lateral que contiene una solución tampón y un cátodo de cobre recubierto con platino y rutenio. 

Mientras tanto, los iones negativos salen de la cámara de alimentación a través de una membrana de intercambio aniónico estándar, pasando a un tercer compartimento que contiene una solución de cloruro de sodio y un ánodo de platino-rutenio.

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Aplicación en el mar Rojo

El sistema fue probado por los investigadores utilizando el agua del mar Rojo. En la prueba utilizaron un voltaje de 3,25 V con el que la celda generó hidrógeno en el cátodo y gas de cloro en el ánodo. Esto impulsó el transporte de litio a través de la membrana LLTO, donde se acumuló en la cámara lateral. 

Esta agua enriquecida con litio se convierte en la materia prima para cuatro ciclos más de procesamiento, alcanzando finalmente una concentración de más de 9.000 ppm. El ajuste del pH de esta solución proporciona fosfato de litio sólido, lo suficientemente puro como para cumplir con los requisitos de los fabricantes de baterías.

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