政大大學報

低電壓環保採鋰 成大盼解水質污染

【記者林傑立綜合報導】隨著環保意識抬頭,電動車開始大量研發生產,鋰電池的需求也逐日提升。但現行主要採集鋰礦的方式,需要用到大量水資源進行蒸餾,過程中也會產生化學物質汙染水源。國立成功大學環境工程學系教授王鴻博及博士生陳柏安,利用低電壓篩選採集海水中的鋰離子,進而製造鋰礦。過程中無需使用任何化學藥劑,較傳統採鋰礦方式環保。

從電腦手機,到目前活躍發展的電動車,皆以鋰電池為能源,也因此人類對鋰的需求也日漸增加。 圖/林傑立攝

鋰被廣泛運用在生活中的電子產品。國立台灣科技大學應用科技研究所副教授王復民表示,鋰的需求量每年以7%到10%成長率上升,預估到2030年,鋰廢棄量會達1100萬噸,「以這個數字推算,正在使用中的鋰可能是廢棄量的十倍。」但取得鋰礦的方式,是利用強酸溶液自蒸餾的鹽水中,溶解出穩定的鋰化合物使用,當中的強酸溶液正是汙染水資源的元兇。

團隊利用鋰離子為最小離子的特性,施加低量的電壓於離子篩中,加速離子篩選別海水中的鋰離子,再施加反方向的電壓釋放鋰離子,形成濃稠的鋰離子溶液,最後加入二氧化碳,使鋰離子變成碳酸鋰,陳柏安表示,該技術最困難的,是要將小型實驗室規模轉換成大型設備,因為設計過程中必須考量動力學、熱力學、流體力學等多種面向。

實驗目前發展到大型機具階段,在中油公司的協助下,將實驗室等級的小型模型轉換成大型機具。 圖/王鴻博提供

王鴻博說明,從海水中採集鋰礦,過程中不需要添加任何化學藥劑,而二氧化碳本就存在於自然界中,相比使用強酸溶液獲取鋰礦的方式環保許多。且透過離子篩的採集技術,也可應用在廢棄電鍍液體上,達成鋰及貴重金屬的回收。

王復民表示,相似的技術在韓國也曾有人發展過,但因產製效率低而較無市場價值。王鴻博回應,產製效率低是因為海水中的鋰離子含量很少,故團隊設計利用離子篩本身具有的光催化活性,將原料水分解出氫氣,提供機器能源使用,以全自動化彌補效率問題,加上施加於裝置的電壓僅1.2伏特,能大幅降低海水採礦的成本。王鴻博說:「考量到環境破壞及人力成本,這項裝置的成本遠低於陸上採礦。」