鋰離子電池為我們的電動車和大部分數位設備提供動力，但它們有一個明顯的問題：它們依賴大量難以採集的鋰。 萊斯大學的新型反應器將使整個過程變得更簡單、更安全。如今，很難再買到沒有鋰離子電池的充電設備了。

地熱池（如圖中黃石國家公園的大稜鏡泉）含有大量的鋰

雖然已經出現了一些替代品，例如基於鉀或鈉的替代品，但鋰目前仍是當代電池市場的主流。 這主要是因為，儘管鋰離子電池偶爾會爆炸起火，但其出色的能量密度使其能夠在相對較小的體積內儲存大量電力。 它們的重量也相當輕。

事實上，鋰離子電池非常受歡迎，據預測，到2030 年，鋰離子電池的需求將增加七倍，這主要是由於電動車的持續普及。 以美元計算，這一增長將從2023 年的568 億美元增至2032 年的1,871 億美元。

然而，需求快速成長的問題在於鋰本身是一種有問題的元素。 雖然它是地球上第31 種最豐富的元素，但這一事實實際上使它變得相當稀有。 更重要的是，鋰通常被困在岩石或地熱鹵水中，其濃度可能很低，因此提取鋰是一個能源密集過程，通常伴隨著產生有害氣體的風險。開採一噸鋰需要約220 萬公升水，挖掘鋰礦還會破壞自然棲息地，並從附近社區引水。

萊斯大學的研究人員研發出一種新型電化學反應器，被譽為改變鋰採集遊戲規則的設備。

該設備解決了從地熱水源中的滷水中提取鋰的主要問題之一。 雖然這些水源是尋找鋰的好地方，但鹽水中還含有大量具有類似離子大小和電荷的其他化學物質，包括鎂、鈣、鈉和鉀。 從這些化學物質中只分離出鋰是極具挑戰性的。 更重要的是，鹽水中通常含有大量氯離子，在傳統的電化學過程中，氯離子會轉化為劇毒的氯氣來分離鋰。

因此，萊斯大學團隊建造了一個三室反應器，中間裝有新開發的鋰離子導電玻璃陶瓷（LICGC）膜。 這種膜通常用於鋰離子電池，但以前從未在這種反應器中使用過。 事實證明，這種薄膜能有效地只讓鋰離子通過，同時阻擋其他化學物質的離子，尤其是可能有害的氯離子。 在測試中，反應器不僅大大限制了氯氣的產生，而且鋰純度達到了97.5%。

研究報告的合著者西巴尼-比斯瓦爾（Sibani Biswal）說：”這種反應器代表著在提高鋰提取效率和減少對環境的危害方面邁出的重要一步。”

萊斯大學化學與生物分子工程系副教授王浩天補充說：”長期以來，我們的研究領域一直在與鋰提取的低效率和環境影響作鬥爭。這個反應器證明了基礎科學與工程智慧相結合解決現實問題的力量。

在測試過程中，研究人員確實發現了反應器的潛在問題：鈉離子積聚在LICGC 膜上。 這種積聚可能會影響反應器的效率，因此他們找到了一種應對策略，即在運行反應之前降低鹽水中的鈉含量。 另一種方法是進行未來的研究，了解還有什麼其他方法（如專門的膜塗層）可以防止鈉離子附著。

詳細介紹此反應器的開發和性能的研究報告已發表在《美國國家科學院院刊》雜誌上。