최근 7 월 27 일 난징 대학 교수 그는 핑후 저우 하오 쉔 교수는 에너지 셀의 서브 저널의 분야에서 2018 최고 학술지 온라인 '리튬 금속 Extractionfrom 해수'연구 논문 이더넷 부정적인 에너지가 제안 자격 "줄 (Joule)"를 발표 (hybridelectorlyte) 아이디어와 일정한 이온 선택성 고체 전해질 막 기술은 해수 성공적 원소 금속 리튬 추출. 리튬 자원 해양 기술 개발의 출현에 지나치게 부정적인 에너지를 화학 에너지 인 전해액의 조합에 기초하여 에너지를 이용시 스토리지를 변형하면 완전히 새로운 길을 열 수 있습니다.
리튬은 널리 도자기에 사용되는 현대 사회에서 가장 중요한 광물 자원 중 하나 인 화학, 제약, 원자력 산업뿐만 아니라 잘 알려진 리튬 전지 산업. 전기 자동차 및 휴대용 전자 기기의 인기로, 리튬 전지 시장의 크기의 증가, 향후 30 년 내에 현재 전세계 복구 가능한 리튬 매장량 (그림 1A)의 1/3을 소비 할 것으로 예상되며, 이는 향후 리튬 자원의 공급 부족을 초래할 것입니다.
리튬 광석과 소금물의 현재 글로벌 가채 매장량은 약 14 만 톤 총. 광석 및 리튬 염 염수에서 추출에서 온다, 많은 에너지를 소비하고 심각한 오염 문제를 야기한다. 육지와 소금물에 광석에 비해 리튬 한정된 자원, 해수 스토리지 자원 리튬 230 억톤 16,000 회 전체 글로벌 리튬 채굴 자원 (도.도 1b)이다. 따라서, 상기 구현은 리튬, 인간의 통제 깨끗한 추출에서, 바다에서 단순하다면 거의 무진장의 리튬 자원을 얻을 수 있습니다.
그림 1 : (A) 2015 년과 2050 년 사이의 리튬 자원의 연간 소비 및 총 소비 곡선 예측 (B) 대양에서의 리튬 자원 매장량의 비교, 주로 칠레에 분포하는 육지의 리튬 자원 분포 불균등, 중국, 아르헨티나 및 호주.
해수 리튬의 매우 풍부한 매장량을 포함하고 있지만, 해수에서 리튬 농도가 매우 낮지 만, 어려운 리드 0.1 ~ 0.2ppm는 해수에서 리튬을 추출합니다. 연구자들은 많은 솔루션을 제안, 흡착 포함 그리고 전기 투석.
흡착 해수 리튬 요소 중 수소화 금속 산화물 및 수소 이온 교환 메커니즘 흡착 리튬 이온의 일부에 의해 달성된다. 전기 투석은인가 전계 통해 해수의 양 및 음의 방향의 이동을 촉진하는, 다음 선택적 투과성 막에 의해 달성 리튬 이온의 농축.
기존의 해수 리튬 추출 기술은 느리고 제어가 어려우며 수득 된 1 차 추출물은 금속 리튬 또는 순수 리튬 화합물 (예 : Li)을 얻기 위해 추가 처리가 필요합니다. 2콜로라도 주 3따라서 기존의 바닷물 리튬 추출 기술은 리튬 - 유황 전지 및 리튬 - 공기 전지와 같은 새로운 리튬 전지 기술의 미래에 리튬 자원에 대한 대규모 수요를 충족시키지 못할 수도 있습니다.
2009 년 초, 현대 엔지니어링 및 응용 과학 교수 교수 그는 핑후 저우 하오 셴의 난징 대학, 즉 그 하나의 전해질 배터리 시스템의 확대 :에 비해 유기 및 수성 전해질 시스템의 특성을 결합하는 개념이다 전해질의 조합 (Hybridelectrolyte)의 개념, 작동 전압과 응용 범위 : 결합 된 전해질을 기반으로 팀은 수성 리튬 - 공기 전지, 리튬 - 공기 연료 전지, 리튬 - 구리 전지 및 리튬 액체 전지와 같은 새로운 대용량 전지를 개발했습니다.
최근 팀 조합 정책 해수 전해질 리튬 금속 추출 기술에 사용된다. 양 영역에 형성된 음극 영역으로 구성된 디자인 팀 조합 전해질 조성물. 음극 영역 아르곤 유기 전해질 리튬 이온의 보호 분위기 구리 박을 양극으로 전해질에 침지되어 영역이 작동 전해질은 리튬 이온 선택적 세라믹 막을 투과 막의 고체 전해질 리튬 이온을 사용하여 음극, 양극 면적 이격의 Ru @ SuperP 행 전극 촉매를 해수. 네거티브 영역은 세라믹 멤브레인은 리튬 이온을 허용한다. 자기 설계된 소형 가변 플레이트 일정한 전류가 양극과 음극 사이의 정전류 원을인가 너무 제외 될 수 고체 통해 애노드 영역에서 리튬 이온을 물 꾸준한 세라믹 멤브레인은 양극성 구리 시트의 표면에 금속 리튬의 형성을 줄이기 위해 해수로부터 금속 리튬을 성공적으로 추출합니다 (그림 2).
도 2 : 해수 전해 처리 (A)가 리튬 리프팅 개략도 원리 수단도 제외 구동 될 수 있고 위에서 아래로 너무 부정적인 에너지 기판이고, (B) 단량체 장치의 개략도, 양극 영역의 유기 전해질 세라믹 성막, 바닷물 네거티브 구역에서는 전체 장치가 고무 밴드로 표면에 떠있을 수 있습니다 (C) 바다에있는 많은 수의 장치의 가상지도.
전기 분해 공정 중에 리튬 이온의 환원이 양극에서 발생합니다.
리 ++ e → Li
음극에서 바닷물의 산화 :
2Cl -→ C12+2e-
2OH -→ H 2O + 0.5O2+2e-
Cl 2+H2O → HClO + H ++ C 1-
그림 3 : 80, 160, 240 및 320 μA에서의 (A) cm -2전류 밀도에서의 전위 - 시간 곡선 (80μA · cm로 예시) -2앞에도 리튬의 XPS의 아르곤 이온 에칭에 제품의 증착 후 (C), 제곱 센티미터 당 리튬 금속 구리의 수율에 (B) 전기 1H의 전류 밀도)에 화상 전극 증착 생성물 (D) 양의 아르곤 이온 새겨진 (E) 증착 된 제품의 XRD 특성화 (대기 보호 장치의 샘플 단계에서의 Al 피크)
리튬의 물 추출 과정에서 구리 · cm XRD 및 XPS 분석 표면 증착 구리 금속 리튬. 80, 160, 240, 320μA 빛에 의해 생성 된 물질을 보유 -2전류 밀도에서의 전기 분해 전압은 각각 4.52V, 4.75V, 4.88V 및 5.28V이고, 리튬 금속의 출력은 각각 1.9, 3.9, 5.7 및 1.2mg · dm이다. -2· h -1(그림 3).
전류 밀도가 특정 임계 값, 예를 들면 320μA · cm를 초과 할 때 -2발생할 것이다 리튬의 환원 수율이 결과 양극 (전해질 분해)의 심각한 부작용.이 기술적 장점은 원소 금속 리튬 음극 화학 물질로부터 변형 태양 에너지로부터 숨겨져있다 직접 원소 리튬 금속을 얻을 수있다 해수 리튬으로부터 알 수있는 예, 리튬 - 유황 전지 또는 리튬 - 공기 전지와 같은 새로운 전지 시스템을 통해 방출 될 수 있습니다.
또한, 정전류 전해 제법 동조 신속하고 대량 생산에 적합한 제조. 본 발명은 리튬 자원의 해상 기술 개발도 부정 화학적 에너지 저장 장치로 변환 될 수있는 새로운 길을 여는 것이다.
