Chinese onderzoekers hebben een membraan ontwikkeld dat vrijwel alleen lithiumionen doorlaat. Dat maakt de winning van dit metaal uit zoutmeren een stuk eenvoudiger, schrijven ze in Angewandte Chemie.

Het membraan van Xinsheng Peng (Zhejiang University, Hangzhou) en Banglin Chen (University of Texas, San Antonio) is een combinatie van een metal-organic framework (MOF) genaamd HKUST-1 en een polystyreensulfonaat (PSS), een polymeer dat werkt als ionenwisselaar. Dat PSS wordt aangeleverd als natriumzout en het idee is dat je eerst de natriumionen vervangt door koperionen, en vervolgens die koperionen opneemt als structuurelementen in je MOF.

Het resultaat is een MOF met een stevig verankerd PSS-netwerk in de poriën. De sulfonaatgroepen in zo’n netwerk geven van nature Li⁺-ionen veel gemakkelijker aan elkaar door dan andere kleine kationen zoals K⁺, Na⁺ en Mg²⁺. Dat lithium migreert dus ook veel gemakkelijker van de ene naar de andere kant van het membraan. Volgens berekeningen zou het verschil onder ideale omstandigheden respectievelijk een factor 78, 99 en 10296 moeten zijn; in de praktijk is het membraan minder perfect maar zijn toch nog waarden van respectievelijk 35, 67 en 1815 gehaald.

Grotere ionen worden simpelweg tegengehouden doordat ze niet in de poriën van het MOF passen.

Bijkomend voordeel is dat PPS het MOF lijkt te stabiliseren, zodat het veel beter bestand wordt tegen langdurige blootstelling aan water.

Volgens de auteurs komt wereldwijd 60% van alle lithium uit zoutmeren, en is er dus duidelijk een markt voor dit soort membranen. Bovendien zou het constructieprincipe veel breder toepasbaar moeten zijn.

bron: Wiley