锂是电动汽车和电网储能核心电池的重要组成部分，是清洁能源未来的关键。但生产这种银白色金属会带来巨大的环境成本。其中包括从咸水中提取锂需要大量土地和时间，大型作业占地数十平方英里，通常需要一年多的时间才能开始生产。
现在，普林斯顿大学的研究人员开发出了一种提取技术，可以减少锂生产所需的土地面积和时间。研究人员表示，他们的系统可以提高现有锂设施的产量，并释放以前被认为太小或稀释而不值得的资源。
《自然水》中描述的这项技术的核心是一组扭曲成绳的多孔纤维，研究人员将其设计成具有亲水的核心和防水的表面。当末端浸入盐水溶液中时，水通过毛细管作用沿着绳子向上流动——这与树木将水从根部吸到叶子的过程相同。
水很快从每根弦的表面蒸发，留下钠和锂等盐离子。随着水继续蒸发，盐变得越来越浓缩，最终在绳子上形成氯化钠和氯化锂晶体，从而可以轻松收获。
除了浓缩盐之外，该技术还使锂和钠由于物理性质不同而在沿线的不同位置结晶。钠盐的溶解度较低，在绳子的下部结晶，而溶解度高的锂盐则在顶部附近结晶。自然分离使团队能够单独收集锂和钠，这一壮举通常需要使用额外的化学品。
“我们的目标是利用蒸发和毛细管作用的基本过程来浓缩、分离和收获锂，”普林斯顿大学安德林格能源与环境中心土木与环境工程教授、研究团队。“我们不需要像许多其他提取技术那样使用额外的化学品，而且与传统的蒸发方法相比，该过程节省了大量的水。”
任补充道，锂供应有限是向低碳社会转型的障碍之一。“我们的方法价格便宜，易于操作，并且需要很少的能源。这是应对关键能源挑战的环保解决方案。”
传统的盐水提取涉及建造一系列巨大的蒸发池，从盐滩、咸湖或地下水含水层中浓缩锂。这个过程可能需要几个月到几年的时间。这些作业仅在世界上少数几个具有足够高起始锂浓度、丰富的可用土地和干旱气候以最大限度地蒸发的地点具有商业可行性。
例如，美国只有一个活跃的基于盐水的锂提取作业，位于内华达州，占地超过七平方英里。
串技术更加紧凑，并且可以更快地开始生产锂。尽管研究人员警告说，将他们的技术从实验室扩展到工业规模还需要做更多的工作，但他们估计，这可以减少90%以上的当前操作所需的土地面积，并且可以将蒸发过程加速20以上。与传统蒸发池相比，可以在不到一个月的时间内获得初步的锂收获。
紧凑、低成本和快速的运营可以扩大锂的获取范围，包括新的锂来源，例如废弃的油气井和地热盐水，这些资源目前对于锂提取来说太小或太稀。研究人员表示，加速的蒸发速度也可以允许在更潮湿的气候下运行。他们甚至正在研究该技术是否可以从海水中提取锂。
研究合著者、前安德林格中心孙翔(肖恩)郑说：“我们的过程就像把一个蒸发池挂在绳子上，使我们能够以显着减少的空间足迹和更精确的过程控制来获得锂。”杰出博士后。“如果规模扩大，我们可能会为环保的锂提取开辟新的前景。”
由于生产琴弦的材料很便宜，而且该技术不需要化学处理即可运行，研究人员表示，通过进一步的改进，他们的方法将成为广泛采用的有力候选者。在论文中，研究人员通过构建100个锂提取串的阵列，展示了其方法的潜在可扩展性。
Ren的团队已经在开发第二代技术，该技术将实现更高的效率、更高的吞吐量以及对结晶过程的更多控制。他赞扬普林斯顿催化计划为实现创造性研究合作提供了关键的初始支持。
此外，他的团队最近还获得了美国国家科学基金会创新合作伙伴奖和普林斯顿知识产权(IP)加速器基金颁发的奖项，以支持研发过程，包括修改提取除锂之外的其他关键矿物的方法。
郑正领导成立了一家初创公司PureLiInc.，以开始完善该技术并最终将其推向更广泛的市场。郑被选为普林斯顿大学首届START企业家队列的四名研究人员之一，这是一个旨在促进包容性创业的学术奖学金和创业加速器。
“作为一名研究人员，你直接知道许多新技术过于昂贵或难以扩展，”郑说。“但我们对此感到非常兴奋，并且通过一些额外的效率改进，我们认为它具有对世界产生真正影响的难以置信的潜力。”