近年來，核聚變技術因其為經濟功能提供更清潔動力的潛力而引起了廣泛關注。經過數十年的研究，該領域已經達到了可以復制太陽上發生的反應條件并獲得凈能量增益的水平。在核聚變過程中，氫的同位素氘和氚結合產生氦和大量能量。由于氚具有放射性、稀有且來源昂貴，核聚變設施通常會設置增殖反應堆，通過用中子轟擊鋰層來產生氚同位素。
鋰同位素鋰-6和鋰-7均可用于增殖氚，但與鋰-6的反應效率要高得多。傳統上，鋰-6是通過COLEX生產的，其中使用液態汞將其與常見的同位素鋰-7分離。然而，自1963年以來，美國因污染問題對液態汞實施禁令，這意味著該國無法再生產鋰-6。自那時起，美國橡樹嶺國家實驗室(ORNL)保存的鋰-6儲備量一直在減少。
參與這項工作的研究人員Sarabjit Banerjee和Andrew Ezazi表示，目前還沒有關于美國鋰-6儲備量的公開信息，因為這與生產熱核彈頭的能力和此類武器的數量息息相關。但如果核聚變成為現實，工廠每天將需要數噸鋰-6。
班納吉和他的團隊在西德克薩斯州開展清潔“生產水”的項目時，偶然發現了一種無汞分離鋰-6的方法。在石油和天然氣鉆探過程中，上升到地面的地下水必須經過清潔后才能被抽回。研究人員使用水泥膜過濾掉淤泥和殘油時，發現廢水中的鋰含量很高。這是由于氧化釩(V2O5)具有鋰結合能力。這種實驗室合成的無機材料也適用于電池。
班納吉補充道，他們發現zeta-V2O5確實是鋰離子插入的高選擇性載體，即使在高鹽廢水中鈉、鎂和鈣離子含量高出幾個數量級的情況下，也能捕獲鋰。研究人員測試了該材料在鋰-6和鋰-7之間的特異性，發現它有助于富集鋰-6同位素。有趣的是，鋰離子與zeta-V2O5結合后，其顏色從亮黃色變為深橄欖綠色，因此可以直觀地監測分離過程。
據該團隊稱，一次電化學循環可將鋰濃縮5.7%，而濃縮30%是聚變燃料的最低要求，這可以通過重復使用膜25次來實現。當被問及該膜的成本時，班納吉表示，zeta-V2O5的生產成本并不高，而且這種材料可以反復循環使用，不會損失選擇性。雖然他們已經證明了概念驗證，但只要循環次數足夠多，預計在40次循環內就能達到90%的濃縮鋰-6。
目前，該團隊正在努力將他們的方法推廣到工業水平。班納吉在一份新聞稿中表示，人們對核聚變作為清潔能源的最終解決方案非常感興趣，他們希望得到一些支持，將其打造為一個切實可行的解決方案。該研究成果已發表在《化學》雜志上。
