ThermIon
Extraktion von Lithium

Funktionsprinzip der Ionenpumpe für die Gewinnung von LIthium aus Solen. Lithium wird von einer selektiven Elektrode (aus LMO) aus der Ausgangslösung aufgefangen und dann an die "Rückgewinnungslösung" abgegeben. In der Zwischenzeit fängt eine Gegenelektrode (aus NiHCF) Kaliumionen aus der Rückgewinnungslösung ab und gibt sie an die Ausgangslösung ab.

Die für die Gewinnung von Lithium aus Solen benötigte elektrische Energie ist sehr gering und vernachlässigbar. Der größte Teil der Energiekosten entfällt auf das Pumpen. Dieses Diagramm zeigt die zum Pumpen benötigte Energie in Abhängigkeit von der Lithiumkonzentration bei verschiedenen angelegten Strömen. Auf der rechten Seite sind die Energiekosten im Verhältnis zum produzierten Lithiumwert angegeben. Bei den relativ hohen Konzentrationen, die für das ThermIon-Projekt von Interesse sind, ist der Energieaufwand für das Pumpen vernachlässigbar.

Kristallstruktur von LMO, das als lithiumselektives Elektrodenmaterial verwendet wird.

Kristallstruktur von NiHCF, dem aktiven Material, das in der Gegenelektrode verwendet wird.
Projektbeschreibung
Im Rahmen des ThermIon-Projekts wird die Lithiumextraktion mit Hilfe der Ionenpumpentechnik erneuert. Das Team ist bestrebt, die Eigenschaften und die Leistung der Elektrodenmaterialien zu verbessern und führt elektrochemische Analysen und Modellierungen durch. Das Ziel des Projekts besteht darin, die Effizienz, Leistung und langfristige Stabilität des Lithiumextraktionsprozesses durch fortschrittliche theoretische Modelle und strenge experimentelle Analysen zu optimieren und damit die Zukunft der nachhaltigen Energie zu revolutionieren.
"ThermIon" ist unser bahnbrechendes Projekt, das darauf abzielt, Lithium und weitere Ressourcen aus geothermischen Aquiferen, vor allem aus dem Oberrheingraben, nachhaltig nutzbar zu machen. ThermIon geht über die traditionellen Techniken zur Ressourcenbewertung hinaus und entwickelt hochmoderne Schemata, die auf unserer elektrochemischen Technik, dem Ionenpumpen, basieren.
Der Eckpfeiler des Projekts ist die Entwicklung einer umweltfreundlichen, wirtschaftlich wünschenswerten und hochinnovativen Gewinnungstechnologie speziell für Lithium. Dieses Verfahren berücksichtigt die gesamte Wertschöpfungskette: von der Gewinnung der Sole über ihre Vorbehandlung bis hin zur Lithiumextraktion und der Wiedereinleitung der Sole.
Unser neuartiges Extraktionsverfahren, das elektrochemische Ionenpumpen, zeichnet sich durch eine bemerkenswerte Selektivität aus und setzt einen revolutionären Maßstab in der Branche. Das Verfahren wird mit echten geothermischen Wässern aus dem Geothermiestandort Grabenneudorf sorgfältig getestet und bewertet. Darüber hinaus sind die Projektergebnisse auf 13 geplante Geothermieprojekte übertragbar, ein Beweis für die innovative Anpassungsfähigkeit der ThermIon-Projekts.
Unser Endziel? Die Entwicklung eines skalierbaren Konzepts für eine größere, kommerzielle Lithiumextraktionsanlage, die in erster Linie hochreines Lithium für die deutsche Batterproduktion liefern soll. Mit ThermIon sind wir auf der Mission für eine nachhaltige Zukunft und streben eine Reinheit von 99,9% für unser Endprodukt und eine Ausbeute von 70% an. Die Kraft der Natur nutzen, Innovationen für die Zukunft schaffen - das ist ThermIon.
Im Rahmen des ThermIon-Projekts spielt die ESECS-Gruppe eine zentrale Rolle bei der Erforschung und Innovation der Strukturen der aktiven Partikel, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf den Mikro- und Makrostrukturen der Elektroden liegt. Unser Ziel ist es, das Innenleben der Materialeigenschaften und der Leistung zu erforschen, mit besonderem Augenmerk auf die Geschwindigkeit und die Kapazität der Lithium-Interkalation, wobei wir uns auf die Elektrodenmaterialien LMOund NiHCF konzentrieren.
Unser Team beteiligt sich umfassend an einer Reihe von Projektaktivitäten. Unsere Aufgaben reichen von der Konzeption einer Testanlage im Bypass eines geothermischen Kraftwerks bis hin zur umfassenden Systemanalyse.
Die Entwicklung unserer Materialien zielt darauf ab, die Porosität, die Form und die Anbindung an den Kohlenstofftuchkollektor zu optimieren. Diese Optimierung konzentriert sich auf die Steigerung der Leistung, die Verbesserung der Effizienz und die Erreichung einer langfristigen Stabilität. Um unsere ehrgeizigen Ziele zu erreichen, nutzen wir die Leistungsfähigkeit fortschrittlicher theoretischer Modelle in Verbindung mit sorgfältigen experimentellen Analysen. Im Rahmen des ThermIon-Projekts bahnt die ESECS-Gruppe einen Weg in eine nachhaltige und effiziente Zukunft.
Fördermittelgeber
Federal Ministry for Economic Affairs and Climate Action-
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
Förderkennzeichen
03XP0523B
Projektakronym
ThermIon
Laufzeit
01.10.2024 - 30.09.2027
Fördermittelsumme
€ 353.166
Gasteinrichtung / Host Institution
Universität Bremen

