Recientemente, el profesor de la Universidad de Nanjing profesor He Pinghu Zhou Hao Shen, el 27 de julio de 2018 revistas académicas en el campo de la energía de la célula sub-revista publicó "Joule" en línea trabajo de investigación titulado 'El litio metálico Extractionfrom agua de mar' propone una energía negativa Ethernet es conducir la energía, sobre la base de una combinación de la solución electrolítica (hybridelectorlyte) ideas y selectivo tecnología de película electrolítica sólida ion constante, con éxito elemental extracción de litio metal a partir de agua de mar. el advenimiento de desarrollo de la tecnología marina de recursos de litio es energía demasiado negativo y energía química para Transformar el almacenamiento abre una nueva ruta.
El litio es uno de los recursos minerales más importantes en la sociedad moderna, es ampliamente utilizado en la cerámica química, farmacéutica, industria nuclear industria, así como conocido batería de litio. Con la popularidad de los vehículos eléctricos y dispositivos electrónicos portátiles, el aumento de tamaño del mercado de las baterías de litio, los próximos 30 años será consumido por reservas recuperables del mundo de litio 1/3 (Fig. 1A), lo que resultará en un suministro insuficiente de recursos de litio problemas futuros.
Las actuales reservas recuperables globales de mineral de litio y salmuera viene, un total de unos 14 millones de toneladas. Extraído de salmueras de mineral y sal de litio, consume mucha energía y causar serios problemas de contaminación. En comparación con el mineral en la tierra y en salmuera limitados recursos de litio, recursos de almacenamiento de agua de mar de 230 mil millones de toneladas de litio, es 16.000 veces (fig. 1B) del total de los recursos explotables mundial de litio. por lo tanto, si la aplicación es sencillo desde el mar, en una extracción controlada y limpia de litio, humana Obtendrá recursos de litio casi inagotables.
Fig 1: (A) esperada en el consumo de recursos de litio y la curva de consumo total de entre 2015 y 2050; (B) el reservas marinas y litio terrestre figura contraste, la distribución desigual de los recursos de litio en tierra, principalmente en Chile, China, Argentina y Australia.
Aunque el agua de mar contiene muy ricas reservas de litio, pero la concentración de litio en el agua de mar es muy bajo, sólo el 0,1 ~ 0,2 ppm, lo que conduce a la difícil extraer litio del agua de mar. Los investigadores han propuesto muchas soluciones, incluida la adsorción Y electrodiálisis.
La adsorción se consigue por parte del óxido de metal de hidrogenación y de mecanismo de intercambio de iones de hidrógeno los iones de litio adsorbidas de elemento de agua de mar de litio. La electrodiálisis es para promover el movimiento direccional positivo y negativo del agua de mar a través del campo eléctrico aplicado, entonces alcanzado por membrana selectivamente permeable Enriquecimiento de iones de litio.
Tecnología de litio tasa de extracción de agua existente es lento y difícil de controlar, lo que resulta se requiere extracto primario procesamiento adicional con el fin de obtener litio metálico puro o un compuesto de litio (como Li 2CO 3.) Por lo tanto, la tecnología de litio de agua convencional no puede satisfacer el futuro, tal como una batería de litio - azufre y un litio - tecnología de las baterías de litio de aire, incluyendo el nuevo gran demanda de recursos de litio.
La Universidad de Nanjing de la ingeniería moderna y Ciencias Aplicadas Profesor Profesor Él Pinghu Zhou Hao Shen ya en 2009, a saber, que el concepto de una combinación de electrolito (Hybridelectrolyte), que es el concepto de combinar las características del sistema de electrolito orgánico y acuoso, en comparación con los amplía su sistema de batería única de electrolitos . la tensión de funcionamiento y el rango de aplicación basado en una combinación de la solución electrolítica, el litio acuoso desarrollado un equipo - de la batería de aire, una batería de litio - pila de combustible de aire, una batería de litio - nuevo cobre, baterías de flujo de litio de la batería de gran capacidad.
Recientemente, las políticas equipo combinado utilizado en la tecnología de agua de mar de extracción de metal de litio de electrolito. Las composiciones de electrolito diseño del equipo de combinación compuestas de una región positiva y una región negativa formado. Región cátodo es una atmósfera protectora de iones de litio de electrolito orgánico argón , una lámina de cobre se sumerge en el electrolito a un electrodo positivo; regiones al agua de mar electrolito de trabajo, el catalizador electrodo a Ru @ superp el electrodo negativo usando un litio iónico de electrolito sólido de una membrana permeable de membrana cerámica selectivo de iones de litio, un área de electrodo positivo separados. y una región negativa, la membrana cerámica permite que sólo los iones de litio. placa sintonizable miniatura auto-diseñado puede ser demasiado negativo de corriente constante se aplica a la fuente de corriente constante entre los electrodos positivos y negativos, los iones de litio en la región del ánodo un flujo constante de agua a través de un sólido membrana cerámica, la reducción en la superficie de cobre del cátodo para generar elemental de metal de litio, litio elemental de metal extracción exitosa (Fig. 2) a partir de agua de mar.
Figura 2: proceso de electrólisis de agua de mar (A) puede ser impulsado demasiado negativo una vista esquemática de una elevación de litio significa principio; monómero (B) es una vista esquemática de un aparato, de arriba abajo son Tablero de energía demasiado negativo, electrolito orgánico de la región de electrodo positivo, una membrana selectiva de cerámica, agua de mar región de electrodo negativo, todo el aparato puede flotar en la superficie del mar, utilizando un anillo de goma; (C) mar gran disposición de dispositivo virtual de la fig.
proceso de electrólisis, la reacción de reducción de los iones de litio tiene lugar en el electrodo positivo:
Li ++ e- → Li
En el electrodo negativo, la oxidación del agua de mar:
2Cl -→ Cl2+2e-
2OH -→ H 2O + 0.5O2+2e-
Cl 2+H2O → HClO + H ++ Cl-
Figura 3: (A) a 80, 160, 240 y 320μA · cm -2Curva de tiempo potencial a la densidad de corriente (ilustrada a 80 μA · cm -2electrodos de imagen a la densidad de corriente de 1 h electrólisis); (B) en el rendimiento de cobre metálico de litio por centímetro cuadrado; (C) antes y después de la deposición del producto en un grabado de iones de argón de las XPS de la figura Li; (D) iones de argón positivos en el producto depositado se tallaron antes y después del grabado Li y Na XPS de la figura .; figura caracterizó el XRD (e) producto depositado (al pico derivado de la etapa de la muestra significa una atmósfera protectora)
En el proceso de extracción de agua de litio, el cobre tiene una sustancia plateado generada por XPS y análisis XRD, superficie depósito de cobre metal de litio. 80, 160, 240 y 320μA · cm -2Tensión a una densidad de corriente de electrólisis están 4.52V, 4.75V, 4.88V y 5.28V, la producción de metal de litio fue de 1,9, 3,9, 5,7, y 1,2 mg · dm -2· H -1(Figura 3).
Cuando la densidad de corriente excede un cierto umbral, por ejemplo 320μA · cm -2, Los efectos secundarios graves del electrodo positivo (descomposición electrolito), resultando en rendimientos reducidos de ocurrirá litio. Esto puede verse a partir de litio del agua de mar ventaja técnica se puede obtener directamente elemental de metal de litio, química negativa elemental de litio metálico se ha ocultado a partir de energía solar transformada a partir de la puede, por el litio - nuevo sistema de liberación de la batería de aire celular, etc. - o una batería de azufre de litio.
Además, constante electrolisis de corriente Método de preparación sintonizable rápido y preparado adecuado para la producción a gran escala. La invención es un desarrollo de la tecnología marina de recursos de litio es demasiado negativo y se puede convertir en el almacenamiento de energía química abre nuevo camino.
