في الآونة الأخيرة، أستاذ جامعة نانجينغ أستاذ وبينغهو تشو هاو شين يوم 27 يوليو، نشرت 2018 أعلى المجلات الأكاديمية في مجال الطاقة خلية فرعية مجلة "جول" على الانترنت بعنوان تقترح ورقة بحثية "ليثيوم معدن Extractionfrom مياه البحر" إيثرنت الطاقة السلبية دفع الطاقة، على أساس مزيج من الحل كهربائيا (hybridelectorlyte) الأفكار وأيون مستمر انتقائية الصلبة التكنولوجيا فيلم كهربائيا، عنصري بنجاح استخراج معدن الليثيوم من مياه البحر. قدوم تطوير التكنولوجيا البحرية من موارد الليثيوم هو الطاقة السلبية جدا والطاقة الكيميائية ل يؤدي تحويل التخزين إلى فتح مسار جديد تمامًا.
الليثيوم هو واحد من أهم الثروات المعدنية في المجتمع الحديث، ويستخدم على نطاق واسع في السيراميك الكيميائية والصيدلانية والصناعة النووية صناعة البطاريات الليثيوم وكذلك المعروفة. مع شعبية من السيارات الكهربائية والأجهزة الإلكترونية المحمولة، والزيادة في حجم السوق بطارية ليثيوم، وتشير التقديرات إلى أنه في السنوات الثلاثين المقبلة ، سوف تستهلك ثلث احتياطيات الليثيوم العالمية الحالية القابلة للاسترداد (الشكل 1 أ) ، والتي ستؤدي إلى عدم كفاية موارد الليثيوم في المستقبل.
الاحتياطيات القابلة للاستخراج العالمية الحالية من خام الليثيوم والماء المالح تأتي من، ما مجموعه نحو 14 مليون طن. المستخلصة من المحاليل الملحية خام وملح الليثيوم، وتستهلك الكثير من الطاقة ويسبب مشاكل تلوث خطيرة. وبالمقارنة مع خام على اليابسة وفي الماء المالح الليثيوم موارد محدودة، وتخزين مياه البحر مورد 230 مليار طن من الليثيوم، هو 16،000 مرات (FIG 1B) من مجموع الموارد القابلة للتعدين الليثيوم العالمي. وهكذا، إذا كان تنفيذ بسيط من البحر، في استخراج للرقابة ونظيفة من الليثيوم والبشرية سوف تحصل على ما يقرب من موارد الليثيوم لا ينضب.
الشكل 1: (أ) منحنى الاستهلاك السنوي المتوقع والاستهلاك الكلي لموارد الليثيوم في الفترة بين عامي 2015 و 2050 ؛ (ب) مقارنة احتياطيات موارد الليثيوم في المحيطات والأراضي وتوزيع غير متكافئ لموارد الليثيوم على الأرض ، موزعة أساساً في شيلي ، الصين والأرجنتين وأستراليا.
على الرغم من أن مياه البحر يحتوي على احتياطيات غنية جدا من الليثيوم، ولكن تركيز الليثيوم في مياه البحر منخفضة جدا، فقط 0.1 ~ 0.2ppm، الأمر الذي يؤدي إلى صعوبة في استخراج الليثيوم من مياه البحر. وقد اقترح الباحثون العديد من الحلول، بما في ذلك الامتزاز و electrodialysis.
ويتحقق امتصاص بعض من أكسيد المعادن الهدرجة وآلية التبادل الأيوني أيونات الهيدروجين الليثيوم كثف من عنصر الليثيوم مياه البحر. الكهربي هو تعزيز الحركة الايجابية والسلبية الاتجاه من مياه البحر من خلال الحقل الكهربائي تطبيقها، ثم يتحقق من خلال غشاء منفذ انتقائي أيونات الليثيوم المخصب.
تكنولوجيا الليثيوم معدل استخراج المياه الموجودة بطيء ومن الصعب السيطرة عليها، مما أدى مطلوب استخراج مزيد من المعالجة الأولية من أجل الحصول على محض الليثيوم معدنية أو مركب الليثيوم (مثل لي 2CO 3.) وهكذا، فإن تكنولوجيا ليثيوم المياه التقليدية قد لا يرضي المستقبل مثل الليثيوم - بطارية الكبريت والليثيوم - الليثيوم تكنولوجيا البطاريات الهواء، بما في ذلك الطلب جديد كبير للموارد الليثيوم.
جامعة نانجينغ للهندسة الحديثة والعلوم التطبيقية أستاذ وبينغهو تشو هاو شين في وقت مبكر عام 2009، أي أن مفهوم الجمع بين الكهارل (Hybridelectrolyte)، وهو مفهوم يجمع بين خصائص النظام المنحل بالكهرباء العضوية ومائي، مقارنة مع بالكهرباء واحد يوسع نظام البطارية . الجهد التشغيل ونطاق التطبيق على أساس مزيج من الحل كهربائيا، وضعت الليثيوم مائي فريق - بطارية الهواء، والليثيوم - خلية وقود الهواء، والليثيوم - النحاس الجديد، بطاريات الليثيوم تدفق بطارية ذات سعة كبيرة.
في الآونة الأخيرة، وسياسات فريق مشترك المستخدمة في تكنولوجيا مياه البحر بالكهرباء الليثيوم استخراج المعادن، وتصميم مجموعة فريق التراكيب بالكهرباء تتكون من المنطقة الإيجابية والسلبية على المنطقة تشكيلها. منطقة القطب السالب هو جو واقية من بالكهرباء العضوية الأرجون ليثيوم أيون ، مغمورة احباط النحاس في بالكهرباء إلى القطب الموجب، مناطق لمياه البحر بالكهرباء العمل، والمحفز الكهربائي إلى رو @ SuperP القطب السالب باستخدام أيونات الليثيوم بالكهرباء الصلبة ليثيوم أيون انتقائية غشاء السيراميك نفاذية الغشاء، متباعدة منطقة القطب إيجابية على حدة. والمنطقة السلبية، وغشاء السيراميك يسمح أيونات الليثيوم فقط. لوحة الانضباطي مصغرة الذاتي المصممة يمكن أن تكون سلبية جدا يتم تطبيق تيار مستمر إلى مصدر تيار مستمر بين الأقطاب الموجبة والسالبة، وأيونات الليثيوم في المنطقة الأنود وجود تدفق مستمر من المياه من خلال صلبة غشاء السيراميك، وانخفاض في سطح النحاس القطب السالب لتوليد معدن الليثيوم عنصر، عنصر الليثيوم معدن ناجحة استخراج (FIG. 2) من مياه البحر.
الشكل 2: مياه البحر عملية التحليل الكهربائي (A) يمكن أن تكون مدفوعة سلبي جدا تخطيطيا لرفع الليثيوم يعني المبدأ؛ (B) مونومر هو تخطيطيا للجهاز، من أعلى إلى أسفل ومجلس الطاقة السلبية جدا، بالكهرباء العضوية في المنطقة القطب إيجابية، غشاء انتقائي السيراميك، مياه البحر منطقة القطب السالب، قد تطفو على الجهاز بالكامل على سطح البحر باستخدام حلقة مطاطية، (C) البحر واسع ترتيب جهاز ظاهري من FIG.
خلال عملية التحليل الكهربائي ، يحدث انخفاض أيونات الليثيوم على القطب الموجب:
لي ++ E- → لي
على القطب السالب ، أكسدة مياه البحر:
2Cl -→ الكلور2+2e-
2OH -→ H 2O + 0.5O2+2e-
الكلورين 2+H2O → HClO + H ++ الكلور-
الشكل 3: (أ) في 80 و 160 و 240 و 320 μA · سم -2منحنى الوقت المحتمل عند الكثافة الحالية (موضح عند 80μA سم) -2وقد نحتت (D) أيونات الأرغون إيجابية في الناتج المودعة؛ أقطاب الصورة في الكثافة الحالية من 1H التحليل الكهربائي)؛ (B) على محصول النحاس الليثيوم المعدني لكل سنتيمتر مربع. (C) قبل وبعد خلع المنتج في النقش الأرجون أيون من XPS من FIG لي قبل وبعد الحفر تتميز لي ونا XPS من FIG؛ FIG وXRD (E) المنتج المودعة (آل ذروة المستمدة من مرحلة عينة تعني الغلاف الجوي واقية)
في عملية استخراج المياه من الليثيوم والنحاس يحتوي على مادة فضية الناتجة عن XPS وتحليل XRD، سطح الودائع النحاس معدن الليثيوم 80، 160، 240 و 320μA · سم -2و4.52V، 4.75V، 4.88V و5.28V، كان إنتاج معدن الليثيوم الجهد في كثافة التيار الكهربائي 1.9، 3.9، 5.7، و1.2mg · DM -2· H -1(الشكل 3).
عندما تتجاوز الكثافة الحالية عتبة معينة ، على سبيل المثال 320μA · سم -2والآثار الجانبية الخطيرة للالقطب الموجب (المنحل بالكهرباء التحلل)، مما أدى إلى انخفاض غلة ستحدث الليثيوم. ويمكن رؤية هذا من الليثيوم مياه البحر ميزة التقنية ويمكن الحصول على معدن الليثيوم عنصري مباشرة، تم إخفاء عنصر الليثيوم المعادن الكيميائية السلبية من الطاقة الشمسية تتحول من نعم ، يمكن إطلاقه من خلال أنظمة بطاريات جديدة مثل بطاريات الليثيوم-الكبريت أو بطاريات الليثيوم الهوائية.
وعلاوة على ذلك، ثابت الكهربائي الحالي طريقة التحضير الانضباطي بسرعة وأعدت مناسبة للإنتاج على نطاق واسع. اختراع هو تطور التكنولوجيا البحرية من موارد الليثيوم هو سلبي للغاية، ويمكن تحويلها إلى تخزين الطاقة الكيميائية يفتح مسار جديد.
