Vor kurzem veröffentlichten Professor He Ping und Professor smirniotis von der Universität Nanjing am 27. Juli 2018 in der Cell Journal Joule der führenden akademischen Zeitschriften im Energiebereich ein Forschungspapier mit dem Titel "Lithium-Metall-extractionaus Meerwasser." Eine Konstante Strom-Elektrolyse-Technik auf Basis von kombiniertem Elektrolyt (hybridelectorlyte) und Ionen selektiver fest Folie wird vorgeschlagen, die Gewinnung von Metall-Lithium aus Meerwasser mittels einer Äther-negativ Energie zu realisieren.
Das Aufkommen der Technologie für die Entwicklung der maritimen Lithium-Ressourcen und zu negative Energie auf die Transformation der Speicherung von chemischer Energie, um einen neuen Weg zu eröffnen. Lithium ist eine der wichtigsten Bodenschätze der modernen Gesellschaft und wird in der Keramik Chemie, der Medizin, der Atomindustrie und der bekannten Lithium-Batterie-Industrie weit verbreitet eingesetzt.
Mit der Popularität von Elektrofahrzeugen und tragbaren elektronischen Geräten ist der Lithium-Batterie-Markt dramatisch gewachsen, mit einem prognostizierten Verbrauch von 1/3 der derzeit wiederherstellbaren Lithium-Reserven der Welt in den nächsten 30 Jahren (Abbildung 1a), was in Zukunft zu einem Mangel an Lithium-Ressourcen führen wird. Derzeit stammen die weltweit erzielbaren Lithium-Reserven aus dem Erz und der Sole, insgesamt rund 14 Millionen Tonnen. Die Gewinnung von lithiumsalzen aus Erzen und Sole kann viel Energie verbrauchen und schwere Verschmutzungsprobleme verursachen. Im Vergleich zu den begrenzten Lithium-Ressourcen im Erz und in der Sole des Landes werden 230 Milliarden Tonnen Lithium-Ressourcen im Meerwasser gelagert, was derzeit 16.000-mal so die gesamten erzielbaren Lithium-Ressourcen weltweit ist (Abbildung 1B).
Wenn also die Realisierung einer einfachen, kontrollierbaren und sauberen Gewinnung von Lithium aus Meerwasser, wird der Mensch fast unerschöpfliche Lithium-Ressourcen erhalten. Abbildung 1: (A) der erwartete jährliche Verbrauch und die Gesamtverbrauchs Kurve der Lithium-Ressourcen über 2015-2050 Jahre;
B) Vergleich der Reserven von Lithium-Ressourcen in den Ozeanen und im Land, mit ungleichmäßiger Verteilung von Lithium-Ressourcen an Land, vor allem in Chile, China, Argentinien und Australien. Obwohl das Wasser reich an Lithium-Ressourcen ist, ist die Konzentration von Lithium im Meerwasser mit nur 0,1 ~ 0,2 ppm gering, was es schwierig macht, Lithium aus Meerwasser zu gewinnen.
Die Forscher schlugen eine Reihe von Lösungen vor, darunter Adsorptions-und Elektrodialyse Methoden. Adsorption ist die Adsorption von Lithium aus Meerwasser durch den Austauschmechanismus von Wasserstoff Ionen und Lithium-Ionen durch einige hydrierte Metalloxide.
Die Elektrodialyse Methode besteht darin, die positiven und negativen Ionen im Meerwasser durch ein angewandter elektrisches Feld zu fördern und die Anreicherung von Lithium-Ionen durch selektive Membran zu realisieren. 2Die vorhandene Meerwasser Absaugtechnik ist langsam und schwer zu steuern, der Ausgangs Extrakt muss weiterverarbeitet werden, um Lithium-Metall oder reine Lithium-Verbindungen zu erhalten (wie Li 3Co ).
Die vorhandene Meerwasser Absaugtechnik kann daher die Zukunft von Lithium-Schwefel-Batterien und Lithium-Luft-Batterien, der neuen Lithium-Ionen-Batterie-Technologie für die große Nachfrage nach Lithium-Ressourcen, nicht erfüllen. Professor He Ping und Professor smirniotis von der Hochschule für moderne Ingenieur-und angewandte Wissenschaften, Nanjing University, schlugen bereits 2009 das Konzept des kombinierten Elektrolyt (hybridelectrolyte) vor, das in Kombination mit den Eigenschaften von organischem und wässriertem Elektrolyt die Betriebsspannung und den Anwendungsbereich des Batteriesystems im Vergleich zu einer einzigen Elektrolyt-Lösung vergrößerte.
Basierend auf der Kombination von Elektrolyt entwickelte das Team ein Wassersystem Lithium-Luft-Batterie, Lithium-Luft-Brennstoffzelle, Lithium-Kupfer-Batterie, Lithium-Flüssigkeits-Flow-Batterie und andere neue Hochleistungs-Batterien. Vor kurzem hat das Team eine Kombination von Elektrolyt-Strategien auf die Meerwasser Gewinnung von Metall-Lithium-Technologie angewendet. Das Team entwarf den kombinierten Elektrolyt, indem er die positiven und negativen Bereiche kombinierte. Der positive Bereich ist ein Lithium-Ionen-Bio-Elektrolyt, der durch Argon-Atmosphäre geschützt ist, und die Kupferfolie, die in den Elektrolyt eingetaucht ist, ist positiv. Im negativen Bereich ist Meerwasser der funktionierende Elektrolyt mit ru @ superp-Katalysator Elektrode als Kathoden. Eine Lithium-Ionen-Solid-Elektrolyt-Keramik-Membran wird als Lithium-Ionen-selektive Übertragungs Membran verwendet, um die positiven und negativen Bereiche zu trennen, und die Keramikmembran lässt nur Lithium-Ionen passieren.
Der Einsatz von selbst konzipierten Mikro-Tunable zu negativen Energie Platten Konstante Stromversorgung auf das positive und negative, so dass der Kathoden Bereich der Lithium-Ionen im Wasser durch die feste Keramik-Membran, die Kathoden Kupfer-Oberfläche, um die Bildung von Metall Lithium elementar, die erfolgreiche Realisierung der Gewinnung von Metall Lithium aus Meerwasser (Abb. 2). Bild 2: (A) das schematische Diagramm des elektrolytischen Meerwasser Abisolier Lithium-Gerätes mit zu negativer Energie; (B) schematische Darstellung des Gerätes, von oben nach unten sind zu negative Energieplatte, organische Elektrolyt positive Fläche, Keramik selektive Membran, Meerwasser-Negativbereich, das gesamte Gerät kann verwendet werden, um auf dem Meer zu schweben;
C) ein imaginäres Bild von der Anordnung großer Mengen von Geräten auf See.
Bei der Elektrolyse kommt es auf der positiven Elektrode zu einer Reduktions Reaktion von Lithium-Ionen: +Li
+ e-→ Li
Im negativen ist die Oxidation des Meerwassers die Reaktion: -2CL2+2e-
→ cl -2oh 2→ h2+2e-
o + 0,5 o 2+H2Cl +O → hclo + h-
+ cl -2Abbildung 3: (A) in 80, 160, 240 und 320 μA cm -2Potential-Zeit-Kurven unter aktueller Dichte (illustriert in 80 μA cm Elektroden Foto von elektrolytik 1H unter aktueller Dichte); B) die Herstellung von Lithium-Metall auf Kupferplatten pro Quadratzentimeter; (C) XPS Charakterisierung der Ablage Produkte vor und nach der Argon-Ionen-Radierung; (D) das XPS-Charakterisierungs Diagramm von Li und na vor und nach der Argon-Ionen-Radierung von positiven Ablage Produkten;
(E) XRD Charakterisierung von Sediment Produkten (Al-Spitzen aus dem Probentisch der Atmosphären Schutzvorrichtung) Bei der Gewinnung von Lithium aus Meerwasser hat die Kupferoberfläche silberweißes Material, und durch XPS und XRD-Analyse ist die Ablagerung von Kupferblechen Metall Lithium. -2Bei 80, 160, 240 und 320 μA cm -2Die elektrolytischen Spannungen in der Stromdichte betragen 4.52 v, 4,75 v, 4,88 v und 5,28 v, und die Erträge des Lithium-Metalls betragen 1,9, 3,9, 5,7 bzw. 1,2 mg DM. -1H
(Abbildung 3). -2Wobei die aktuelle Dichte eine bestimmte Schwelle überschreitet, zum Beispiel 320 μA cm , wird die Anode schwerwiegende Nebenwirkungen haben (Elektrolyt Abbau), was zu einer reduzierten Lithium-Produktion führt.
Es ist zu sehen, dass der Wasserstoff Lithium-Extraktion technologievorteil liegt in der direkten Zugang zu Lithium-Metall, Lithium-Metall in der Substanz hat sich in der chemischen Energie von zu negativ umgewandelt werden kann, kann durch Lithium-Schwefel-Batterien oder Lithium-Luft-Batterien und andere neue Batterie-System-Freigabe. Darüber hinaus ist die Konstante Elektrolyse-Methode schnell und Einstell Bar und eignet sich für die großflächige Produktionsvorbereitung.
