Récemment, le professeur de l'Université de Nanjing professeur He Pinghu Zhou Hao Shen le 27 Juillet, 2018 les meilleures revues académiques dans le domaine du document de recherche sous-Journal a publié « Joule » droit en ligne « Lithium Métal Extractionfrom Seawater » Cell énergie propose une énergie négative Ethernet est l'énergie d'entraînement, basée sur une combinaison de la solution électrolytique (hybridelectorlyte) des idées et des ions technologie sélective de film électrolytique solide constant, l'extraction du lithium métallique avec succès élémentaire à partir de l'eau de mer. l'avènement du développement des technologies marines des ressources de lithium est l'énergie trop négative et de l'énergie chimique pour La transformation du stockage ouvre une nouvelle voie.
Le lithium est l'une des plus importantes ressources minérales dans la société moderne, est largement utilisé dans la céramique chimique, pharmaceutique, industrie nucléaire, ainsi que l'industrie de la batterie au lithium bien connu. Avec la popularité des véhicules électriques et des appareils électroniques portables, l'augmentation de la taille du marché des batteries au lithium, On estime qu'au cours des 30 prochaines années, il consommera un tiers des réserves mondiales de lithium récupérables actuelles (figure 1A), ce qui entraînera une offre insuffisante de ressources en lithium à l'avenir.
Les réserves actuelles récupérables mondiales de minerai de lithium et de la saumure vient, un total d'environ 14 millions de tonnes. Extrait de saumures de minerai et de sel de lithium, consomme beaucoup d'énergie et causer des problèmes graves de pollution. Par rapport au minerai sur terre et en saumure lithium ressources limitées, le stockage de l'eau de mer ressources 230 milliards de tonnes de lithium, est 16.000 fois (figure. 1B) des ressources exploitables total mondial de lithium. par conséquent, si la mise en œuvre est simple de la mer, dans une extraction contrôlée et propre de lithium, humain Obtenir des ressources en lithium presque inépuisables.
Figure 1: (A) prévue pour la consommation des ressources de lithium et de la courbe de la consommation totale entre 2015 et 2050; (B) la réserve de lithium marine et terrestre contraste figure, la répartition inégale des ressources de lithium sur terre, principalement au Chili, Chine, Argentine et Australie.
Bien que l'eau de mer contient très riches réserves de lithium, mais la concentration de lithium dans l'eau de mer est très faible, seulement 0,1 ~ 0,2 ppm, ce qui conduit à difficile à extraire le lithium de l'eau de mer. Les chercheurs ont proposé de nombreuses solutions, y compris l'adsorption Et l'électrodialyse.
L'adsorption est réalisée par une partie de l'oxyde de métal d'hydrogénation et un mécanisme d'échange d'ions d'hydrogène ions lithium adsorbés à partir de l'élément de lithium de l'eau de mer. L'électrodialyse est de promouvoir le mouvement directionnel positif et négatif de l'eau de mer à travers le champ électrique appliqué, puis obtenu par membrane sélectivement perméable Enrichissement des ions lithium.
La technologie d'extraction existante du lithium d'eau de mer est lente et difficile à contrôler, et l'extrait primaire obtenu nécessite un traitement supplémentaire pour obtenir du lithium métallique ou un composé de lithium pur (tel que le Li). 2CO 3Par conséquent, la technologie existante d'extraction du lithium par l'eau de mer pourrait ne pas être en mesure de répondre à la demande importante de ressources en lithium dans le futur des nouvelles technologies de batteries au lithium telles que les batteries lithium-soufre et les batteries lithium-air.
Nanjing University of Modern Engineering et sciences appliquées Professeur professeur He Pinghu Zhou Hao Shen dès 2009, à savoir que le concept d'une combinaison d'électrolyte (Hybridelectrolyte), qui est le concept de combiner les caractéristiques du système d'électrolyte organique et aqueux, par rapport aux Élargit du système de batterie d'électrolyte unique . la tension de fonctionnement et le domaine d'application basée sur une combinaison de la solution électrolytique, le lithium aqueux développé une équipe - batterie de l'air, une batterie au lithium - pile à combustible à l'air, une batterie au lithium - nouveau cuivre, batteries de flux de lithium batterie de grande capacité.
Récemment, les politiques combinée de l'équipe utilisés dans la technologie d'extraction de métal de lithium de l'électrolyte d'eau de mer. L'équipe de conception combinaison compositions d'électrolyte composé d'une région positive et une région négative formée. Région de cathode est une atmosphère protectrice de l'ion lithium à électrolyte organique argon , une feuille de cuivre est immergé dans l'électrolyte à une électrode positive; les régions à l'eau de mer électrolyte de fonctionnement, le catalyseur d'électrode à Ru @ superp l'électrode négative en utilisant une batterie lithium ion électrolyte solide d'une membrane à perméabilité sélective aux ions de lithium à membrane céramique, une zone d'électrode positive espacées. et une région négative, la membrane céramique permet aux ions seulement de lithium. plaque accordable miniature auto-conçu peut être courant trop constante négative est appliquée à la source de courant constant entre les électrodes positive et négative, les ions lithium dans la région d'anode un flux d'eau continu au moyen d'une substance solide La membrane en céramique, à la surface de la feuille de cuivre positive pour réduire la formation de lithium métallique, a réussi à extraire le lithium métallique de l'eau de mer (figure 2).
Figure 2: Le processus d'électrolyse d'eau de mer (A) peut être entraîné aussi une vue schématique négative d'un moyen de levage de lithium principe, le monomère (B) est une vue schématique d'un appareil de haut en bas sont bord d'énergie trop négative, un électrolyte organique de la région d'électrode positive, une membrane sélective en céramique, région d'électrode négative d'eau de mer, l'appareil entier peut flotter à la surface de la mer au moyen d'un anneau de caoutchouc, (C) mer grand arrangement de dispositif virtuel de la Fig.
Procédé d'électrolyse, la réaction de réduction des ions lithium a lieu sur l'électrode positive:
Li ++ e- → Li
Sur l'électrode négative, l'oxydation de l'eau de mer:
2Cl -→ Cl2+2e-
2OH -→ H 2O + 0.5O2+2e-
Cl 2+H2O → HClO + H ++ Cl-
Figure 3: (A) à 80, 160, 240 et 320μA · cm -2Courbe de temps potentiel à la densité de courant (illustrée à 80 μA · cm -2des électrodes d'image à une densité de courant d'électrolyse 1H); (B) sur le rendement en cuivre de lithium métallique par centimètre carré; (C) avant et après le dépôt du produit dans une gravure ionique à l'argon des XPS de la figure Li, (d) des ions d'argon positifs dans le produit déposé a été découpé avant et après attaque chimique Li et Na XPS de la figure .; figure caractérisé le produit déposé XRD (E) (Al pic issu de l'étage d'échantillon signifie une atmosphère protectrice)
Dans le processus d'extraction de l'eau de lithium, de cuivre a une substance argenté généré par XPS et l'analyse de diffraction des rayons X, dépôt surface lithium métallique en cuivre 80, 160., 240 et 320μA · cm -2Tension à une densité de courant d'électrolyse sont 4.52V, 4.75V, 4.88V et 5.28V, la production de métal de lithium est de 1,9, 3,9, 5,7, et 1,2 mg · dm -2· H -1(Figure 3).
Lorsque la densité de courant dépasse un certain seuil, par exemple 320 μA · cm -2, Les effets secondaires graves de l'électrode positive (décomposition de l'électrolyte), ce qui entraîne des rendements réduits de lithium se produit. Ceci peut être vu à partir de lithium de l'eau de mer avantage technique peut être obtenu directement du lithium métallique élémentaire, a été masqué à partir de l'énergie solaire lithium chimique négative de métal élémentaire transformé à partir du peut, par le lithium - libérant nouveau système de cellule de pile à air, etc. - ou une batterie au lithium-soufre.
En outre, l'électrolyse à courant constant Méthode de préparation rapide et réglable préparé convenant à la production à grande échelle. L'invention est un développement de la technologie marine des ressources au lithium est trop négatif et peut être converti en stockage d'énergie chimique ouvre nouvelle voie.
