Recentemente, professore di Nanjing University Professor Egli Pinghu Zhou Hao Shen il 27 luglio, 2018 migliori riviste accademiche nel campo delle cellule energia sub-Journal ha pubblicato "Joule" on-line dal titolo documento di ricerca 'Lithium Métal Extractionfrom acqua di mare' propone un'energia negativa Ethernet è guidare l'energia, sulla base di una combinazione della soluzione elettrolitica (hybridelectorlyte) idee e di ioni costante solida tecnologia selettivo pellicola elettrolitica, con successo elementare estrazione di litio metallico dall'acqua di mare. l'avvento dello sviluppo delle tecnologie marine delle risorse di litio è anche energia negativa e l'energia chimica per conversione ha aperto una nuova strada viene memorizzato.
Il litio è una delle più importanti risorse minerarie nella società moderna, è ampiamente utilizzato in ceramica chimica, farmaceutica, industria nucleare industria così come ben noto batteria al litio. Con la popolarità dei veicoli elettrici e dispositivi elettronici portatili, l'aumento delle dimensioni del mercato delle batterie al litio, i prossimi 30 anni saranno consumati dalla riserve recuperabili mondiali di litio 1/3 (Fig. 1A), che si tradurrà in un insufficiente apporto di risorse di litio problemi futuri.
Le attuali riserve recuperabili mondiali di minerale di litio e salamoia viene da, per un totale di circa 14 milioni di tonnellate. Estratto dal minerale e sale di litio salamoie, consuma un sacco di energia e causare gravi problemi di inquinamento. Rispetto al minerale a terra e in salamoia litio risorse limitate, risorse di stoccaggio di acqua di mare a 230 miliardi di tonnellate di litio, è 16.000 volte (fig. 1b) del totale litio globale risorse estraibili. Così, se l'implementazione è semplice dal mare, in un'estrazione controllata e pulita di litio, umano risorse di litio sarà quasi inesauribile.
Figura 1 (A) previsto dei consumi risorse litio e la curva di consumo totale tra il 2015 e il 2050; (B) il marine e litio terrestre riserve figura contrasto, la distribuzione non uniforme delle risorse di litio a terra, soprattutto in Cile, Cina, Argentina e Australia.
Anche se l'acqua di mare contiene riserve molto ricche di litio, ma la concentrazione di litio in acqua di mare è molto bassa, solo lo 0,1 ~ 0.2ppm, che porta alla difficile l'estrazione del litio dall'acqua di mare. I ricercatori hanno proposto molte soluzioni, tra cui l'adsorbimento e elettrodialisi.
Adsorbimento si ottiene alcuni dei ossido idrogenazione metallo e meccanismo di scambio ionico idrogeno ioni litio adsorbiti da elemento litio mare. Elettrodialisi è promuovere il movimento direzionale positivo e negativo di acqua marina attraverso il campo elettrico applicato, poi raggiunti da membrana selettivamente permeabile Arricchimento degli ioni di litio.
Tecnologia litio velocità di estrazione dell'acqua esistente è lenta e difficile da controllare, conseguente primario estratto ulteriore elaborazione è necessaria per ottenere litio metallico puro o un composto di litio (ad esempio Li 2CO 3.) In tal modo, la tecnologia Lithium acqua convenzionale non può soddisfare il futuro, come un litio - batteria di zolfo e un litio - tecnologia delle batterie al litio aria, tra cui nuovo grande domanda di risorse di litio.
Nanjing University di moderna ingegneria e Scienze Applicate Professor Professor Egli Pinghu Zhou Hao Shen già nel 2009, vale a dire che il concetto di una combinazione di elettrolita (Hybridelectrolyte), che è il concetto di combinare le caratteristiche del sistema elettrolita organico e acquoso, rispetto ai singoli elettrolita amplia sistema di batterie . la tensione di esercizio e la gamma di applicazioni basate su una combinazione della soluzione elettrolitica, il litio acquoso sviluppato un gruppo - batteria dell'aria, un litio - cella a combustibile aria, un litio - nuovo rame, batterie a flusso litio di grande capacità.
Recentemente, le politiche squadra combinata usati nella tecnologia marina litio elettrolita estrazione dei metalli. La combinazione progettisti composizioni elettrolitiche costituite da una regione positiva ed una regione formata negativo. Regione di catodo è un'atmosfera protettiva di argon ioni di litio organico elettrolito , un foglio di rame viene immersa nell'elettrolita per un elettrodo positivo, regioni all'acqua marina elettrolita lavorare, il catalizzatore elettrodo Ru @ superp l'elettrodo negativo usando una batteria agli ioni di elettrolita solido di uno ione di litio selettiva membrana permeabile membrana ceramica, una superficie elettrodo positivo distanziati. ed una regione negativa, la membrana ceramica permette agli ioni di litio. piatto sintonizzabile miniatura auto-progettato può essere troppo negativo corrente costante viene applicata alla sorgente di corrente costante tra gli elettrodi positivi e negativi, gli ioni di litio della regione di anodo un flusso costante di acqua attraverso una solida Membrana ceramica, sulla superficie del foglio di rame positivo per ridurre la formazione di litio metallico, ha ottenuto con successo l'estrazione di litio metallico dall'acqua di mare (Figura 2).
Figura 2: processo di elettrolisi dell'acqua di mare (A) può essere azionato troppo negativo una vista schematica di un sollevamento litio significa principio; (B) monomero è una vista schematica di un apparecchio, dall'alto verso il basso sono bordo energia troppo negativo, elettrolito organico della regione di elettrodo positivo, una membrana selettiva ceramica, acqua marina regione di elettrodo negativo, l'intero apparato può galleggiare sulla superficie del mare con un anello di gomma; (C) mare grande convenire dispositivo virtuale di fIG.
Durante il processo di elettrolisi, la riduzione degli ioni di litio avviene sull'elettrodo positivo:
Li ++ E- → Li
Sull'elettrodo negativo, l'ossidazione dell'acqua di mare:
2cl -→ Cl2+2e-
2OH -→ H 2O + 0.5O2+2e-
Cl 2+H2O → HClO + H ++ Cl-
Figura 3: (A) a 80, 160, 240 e 320 μA · cm -2Curva tempo-potenziale alla densità di corrente (illustrata a 80μA · cm -2elettrodi di immagine ad una densità di corrente di elettrolisi 1h); (B) sulla resa di rame litio metallico per centimetro quadrato; (C) prima e dopo la deposizione del prodotto in un'incisione argon dei XPS della figura Li, (d) ioni argon positivi nel prodotto depositato è stato intagliato prima e dopo incisione Li e Na XPS della figura .; figura caratterizzato XRD (e) prodotto depositato (al picco derivato dalla fase campione: un atmosfera protettiva)
Nel processo di estrazione dell'acqua di litio, rame ha una sostanza argenteo generato da XPS e analisi XRD, superficie deposito rame metallo litio. 80, 160, 240 e 320μA · cm -2Tensione ad una densità di corrente di elettrolisi vengono 4.52V, 4.75V, 4.88V e 5.28V, produzione litio metallo era 1,9, 3,9, 5,7 e 1,2 mg · dm -2· H -1(Figura 3).
Quando la densità di corrente supera una certa soglia, ad esempio 320μA · cm -2, Effetti collaterali gravi dell'elettrodo positivo (elettrolita decomposizione), con conseguente riduzione dei rendimenti delle avverrà litio. Questo può essere visto dal litio marina vantaggio tecnico può essere ottenuta litio metallico direttamente elementare, litio metallo elementare chimico negativo è stato nascosto da energia solare trasformata dal Sì, può essere rilasciato attraverso nuovi sistemi di batterie come batterie al litio-zolfo o batterie al litio-aria.
Inoltre, costante elettrolisi corrente Metodo Preparazione sintonizzabile veloce e preparato adatto per la produzione su larga scala. L'invenzione è uno sviluppo tecnologia marina delle risorse di litio è troppo negativo e può essere convertita in energia chimica stoccaggio apre nuovo percorso.
