في 8 يوليو ، قدمت تسلا a طلب البراءة لعمليات استخراج الليثيوم من معدن الطين وعناصره المركبة. كان الليثيوم في طليعة العديد من التغييرات التكنولوجية منذ التسعينيات بفضل تسويق بطاريات الليثيوم أيون - إنه سبب الثورة في السيارات الكهربائية (EVs) وأجهزة التكنولوجيا الشخصية.
يعتبر الليثيوم أمرًا حيويًا لانتقال الطاقة النظيفة للبطاريات التي توفر الطاقة وتخزن الطاقة. إنها البوابة التي تسمح بإطلاق الطاقة المتجددة بشكل ثابت وموثوق. ارتفع الطلب على الليثيوم في السنوات الأخيرة حيث تحركت شركات صناعة السيارات أكثر بكثير نحو المركبات الكهربائية ، ولا سيما منذ أن أعلنت العديد من البلدان بما في ذلك المملكة المتحدة والسويد وهولندا وفرنسا والنرويج وكندا عن التخلص التدريجي من السيارات ذات محركات الاحتراق.
وفقًا بنك عالمي، ستكون كمية الليثيوم التي تزيد بمقدار 5 أضعاف عما يتم تعدينه حاليًا ضرورية لتحقيق أهداف المناخ العالمية بحلول عام 2050.
يتضمن طلب براءة اختراع Tesla الجديد توفير معدن طيني يشتمل على الليثيوم ، وخلط مصدر كاتيون مع معدن الطين ، وإجراء مطحنة عالية الطاقة لمعدن الطين ، وإجراء عملية ترشيح سائل للحصول على محلول ترشيح غني بالليثيوم.
الحاجة الملحة لليثيوم
يمكن أن تحتوي المركبة الكهربائية على 5,000 بطارية الخلايا ويمكن أن تحتاج إلى 10 كيلوغرامات من الليثيوم. يمكن أن يساعد طن واحد من الليثيوم في تلبية الطلب على 90 سيارة كهربائية. يلزم حوالي 60,000 ألف طن من معادل كربونات الليثيوم لإنتاج مليون سيارة كهربائية. أشار إيلون ماسك ، الرئيس التنفيذي لشركة Tesla ، إلى أنه يجب إنتاج 30 مليون سيارة كهربائية بحلول عام 2027 ، وهذا يتطلب 1.8 مليون طن من معادل كربونات الليثيوم.
ضع في اعتبارك حزمة بطارية طراز Tesla Model S. آلاف الخلايا الأسطوانية - تشبه إلى حد ما الدمى المتداخلة - مع مكونات مصدرها من جميع أنحاء العالم تحويل الليثيوم والإلكترونات إلى طاقة كافية لدفع السيارة مئات الكيلومترات ، مرارًا وتكرارًا ، دون انبعاثات من أنبوب العادم.
عادةً ما تحتوي الحزمة الرئيسية على عدة وحدات ، كل منها مكون من العديد من الخلايا الأصغر. داخل كل خلية ، تتحرك ذرات الليثيوم عبر إلكتروليت بين أنود الجرافيت وصفيحة الكاثود المكونة من أكسيد معدني.
الحصول على الليثيوم بالوسائل التقليدية يأخذ أمره الخاص حصيلة بيئية، بسبب انبعاثات الكربون والمياه وتدهور الأراضي. يبدو أن الطلب على الليثيوم مع انخفاض البصمة البيئية آخذ في الازدياد.
تفاصيل تطبيق براءات الاختراع تسلا
براءة الاختراع ، بعنوان "الاستخراج الانتقائي لليثيوم من المعادن الطينية" ، يجادل بأن استخراج الليثيوم من الركاز باستخدام كلوريد الصوديوم هو وسيلة صديقة للبيئة للحصول على المعدن مقارنة بالتقنيات المستخدمة حاليًا مثل ترشيح الأحماض. وفقًا لـ Tesla ، فإنه يسمح أيضًا باسترداد أعلى.
تتكون معادن الطين من طبقات إطار مجهرية تتكون من Li و Na و K و Al و Si و Mg و Ca و Fe و O و OH ، ومساحات بين الطبقات يمكن من خلالها الكاتيونات مثل Li و Na و K و Mg يتم إجراؤها في الماء أو إلكتروليتات أخرى. موقع ذرة الليثيوم في هذا الهيكل المعدني يصنع كل الفرق لمعرفة كيفية استخراجه - إذا تم العثور على الليثيوم داخل طبقة الإطار أو عائمًا في الطبقة البينية.
ينتشر الليثيوم بكميات صغيرة في المعادن الطينية. يوجد الكثير منها في الطين كشوائب ، مثل شوائب ، في تجاويف شعرية ، تمتص على السطح ، أو عن طريق الاستبدال المتماثل - الأخير هو الأكثر شيوعًا.
تقدم مقدمة طلب براءة اختراع Tesla مقدمة حول الليثيوم ، موضحًا أنه معدن استراتيجي لبطارية ليثيوم أيون (LIB) وصناعة السيارات الكهربائية (EV). تم تحديد أهمية استخراج الليثيوم اقتصاديًا من مصادر الليثيوم المختلفة على أنه ضروري لتقليل تكلفة البطاريات والسيارات الكهربائية.
تنص الوثيقة على أنه في حين أن مصادر الليثيوم السائدة المستخدمة بشكل شائع في التعدين هي محاليل الليثيوم الملحية - بسبب التكلفة المنخفضة المرتبطة باستخراج Li من هذه المصادر - فإن الطلب المتزايد باستمرار على LIBs يجعل من الضروري استكشاف مصادر الليثيوم الأخرى. يبحث طلب براءة اختراع Tesla الجديد في طريقة أخرى لاستخراج Li: استخراج Li من معادن الطين.
إليك ما ستشمله عملية تسلا المقترحة لاستخراج الليثيوم من معدن طيني:
- توفير معدن طيني يحتوي على الليثيوم ؛
- أداء طاحونة عالية الطاقة لمعدن الطين ؛
- خلط مصدر الكاتيون بمعدن الصلصال بشكل متزامن مع أو قبل أو بعد تنفيذ مطحنة عالية الطاقة لتكوين خليط ، حيث يشتمل مصدر الكاتيون على كاتيون وأنيون ؛ و،
- ملامسة مادة الطين المطحون ومزيج مصدر الكاتيون بمذيب لاستخراج الليثيوم من مادة الطين المطحون وتشكيل محلول ترشيح غني بالليثيوم.
في هذه العملية ، يتم الحصول على الليثيوم عن طريق الترشيح الحمضي ، حيث يتم خلط معادن الطين بمحلول مائي من الأحماض المعدنية الشائعة ، مثل H.sub 2SO.sub.4 أو HCl ، ثم يتم تسخينه تحت الضغط الجوي لتصفية الليثيوم الموجود في معادن الطين. يدعي Tesla أن طريقة ترشيح الحمض هذه لا ترشح الليثيوم فحسب ، ولكنها ترشح أيضًا تركيزات عالية من الشوائب ، بما في ذلك Na و K و Fe و Al و Ca و Mg.
يُستخرج الليثيوم عمومًا من المعادن الموجودة في الصخور النارية المكونة من الصخور الكبيرة (الإسبودومين) أو في الماء الذي يحتوي على نسبة عالية من كربونات الليثيوم. في طلب براءة اختراع Tesla ، تم وصف مادة الطين على أنها تشتمل على معدن إضافي أو أكثر تم اختياره من المجموعة التي تتكون من سبودومين ، ليبيدوليت ، زينوالدايت ، سميكتايت ، هيكتوريت ، مسكوفيت ، ومجموعات. يشتمل معدن الطين على عنصر إضافي واحد أو أكثر يتم اختياره من المجموعة التي تتكون من الصوديوم والبوتاسيوم والحديد والألومنيوم والكالسيوم والمغنيسيوم والسيليكون والكروم والتوليفات.
يشير طلب براءة اختراع Tesla إلى أن فقد الليثيوم العالي من الإزالة اللاحقة لعناصر الشوائب ، وخاصة إزالة Al ، قد يقلل بشكل كبير من الكفاءة الكلية لاستخراج الليثيوم.
افكار اخيرة
العديد من الأساليب المختلفة جارية لزيادة كمية الليثيوم المتاحة لصناعة التكنولوجيا.
موارد الطاقة فولكان لديها أعلن أن موقعها الرئيسي يحتوي على احتياطيات كبيرة ، مع تركيزات الليثيوم من 181 ملليغرام لكل لتر. تجري حاليًا دراسة جدوى كاملة ، بهدف توسيع نطاق الإنتاج التجاري الكامل لليثيوم في 2023-24. "لدينا مورد كبير بما يكفي لتلبية كميات كبيرة جدًا من الطلب في الأسواق الأوروبية هنا لسنوات عديدة قادمة" ، هكذا قال الرئيس التنفيذي لشركة فولكان فرانسيس ويدين قال مؤتمر الصناعة في أكتوبر الماضي.
معيار الليثيوم تم التركيز على النهج على استخدام نهج قائم على التكنولوجيا الحديثة لاستخراج الليثيوم ليس فقط بشكل أسرع ولكن إنتاج منتج عالي النقاء وتقليل البصمة البيئية المرتبطة بذلك. باستخدام نهج ستيف جوبز للعمل بشكل عكسي نحو تطوير التكنولوجيا ، يقود المشروع العملية. كان هذا المبدأ أساسيًا لفريقهم في تطوير عملية LiSTR DLE الخاصة به (LiSTR هو اختصار لـ "مفاعل خزان الليثيوم المقلوب").
يأتي طلب براءة اختراع Tesla في وقت تردد فيه أن الليثيوم الجاهز للبطارية قد ينفد بحلول عام 2025. ومع بدء السيارات الكهربائية في السيطرة على الطرق ، تعد موارد الليثيوم ضرورية للانتقال إلى عالم خالٍ من الانبعاثات.
أفلاطون. Web3 مُعاد تصوره. تضخيم ذكاء البيانات.
انقر هنا للوصول.
