เมื่อเร็ว ๆ นี้ศาสตราจารย์ของมหาวิทยาลัยนานกิงศาสตราจารย์เขา Pinghu โจวเฮาเซินใน 27 กรกฎาคม 2018 วารสารวิชาการชั้นนำในด้านของพลังงานเซลล์ย่อยวารสารตีพิมพ์ "จูล" ออนไลน์สิทธิวิจัย 'ลิเธียมโลหะ Extractionfrom น้ำทะเล' นำเสนอพลังงานเชิงลบเป็นอีเธอร์เน็ต ขับรถพลังงานจากการรวมกันของการแก้ปัญหาด้วยไฟฟ้า (hybridelectorlyte) ความคิดและไอออนคงเลือกที่เป็นของแข็งเทคโนโลยีฟิล์มไฟฟ้าธาตุประสบความสำเร็จในการสกัดโลหะลิเธียมจากน้ำทะเล. การถือกำเนิดของการพัฒนาเทคโนโลยีทางทะเลของทรัพยากรลิเธียมเป็นพลังงานเชิงลบมากเกินไปและพลังงานเคมี แปลงเปิดเส้นทางใหม่จะถูกเก็บไว้
ลิเธียมเป็นหนึ่งในแหล่งแร่ที่สำคัญที่สุดในสังคมสมัยใหม่ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเซรามิกส์เคมี, ยา, อุตสาหกรรมนิวเคลียร์อุตสาหกรรมรวมทั้งที่รู้จักกันดีว่าเป็นแบตเตอรี่ลิเธียม. กับความนิยมของยานพาหนะไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพาเพิ่มขึ้นในขนาดของตลาดแบตเตอรี่ลิเธียมที่ 30 ปีข้างหน้าจะนำมาบริโภคโดยปริมาณสำรองของโลกของลิเธียม 1/3 (รูป. 1A) ซึ่งจะส่งผลให้อุปทานไม่เพียงพอของปัญหาทรัพยากรลิเธียมในอนาคต
ปัจจุบันปริมาณสำรองทั่วโลกของแร่ลิเธียมและน้ำเกลือมาจากทั้งหมดประมาณ 14 ล้านตัน. สกัดจากน้ำเกลือแร่และเกลือลิเธียมสิ้นเปลืองพลังงานมากและก่อให้เกิดปัญหามลพิษร้ายแรง. เมื่อเทียบกับแร่บนบกและในน้ำเกลือ ลิเธียมทรัพยากรที่ จำกัด ทรัพยากรการจัดเก็บน้ำทะเล 230,000,000,000 ตันของลิเธียมเป็น 16,000 ครั้ง (มะเดื่อ. 1B) รวมทรัพยากร mineable ลิเธียมระดับโลก. ดังนั้นหากการดำเนินการเป็นเรื่องง่ายจากทะเลในการสกัดควบคุมและทำความสะอาดของลิเธียมของมนุษย์ ทรัพยากรลิเธียมเกือบจะไม่รู้จักเหนื่อย
รูปที่ 1: (A) คาดว่าในการบริโภคทรัพยากรลิเธียมและเส้นโค้งการบริโภครวมระหว่าง 2015 ถึง 2050 (B) ทางทะเลและลิเธียมบกขอสงวนมะเดื่อตรงกันข้ามกระจายไม่สม่ำเสมอของทรัพยากรลิเธียมบนที่ดินส่วนใหญ่ในประเทศชิลี จีน, อาร์เจนตินาและออสเตรเลีย
แม้ว่าน้ำทะเลมีเงินสำรองที่อุดมสมบูรณ์มากของลิเธียม แต่ความเข้มข้นของลิเธียมในน้ำทะเลอยู่ในระดับต่ำมากเพียง 0.1 ~ 0.2ppm ซึ่งนำไปสู่เรื่องยากที่จะดึงลิเธียมจากน้ำทะเล. นักวิจัยได้นำเสนอโซลูชั่นจำนวนมากรวมทั้งการดูดซับ และ electrodialysis
การดูดซับจะประสบความสำเร็จโดยบางส่วนของออกไซด์ hydrogenation โลหะและกลไกการแลกเปลี่ยนไฮโดรเจนไอออนดูดซับลิเธียมไอออนจากธาตุน้ำทะเลลิเธียม. electrodialysis คือการส่งเสริมการเคลื่อนไหวทิศทางบวกและลบของน้ำทะเลผ่านสนามไฟฟ้าที่ใช้ประสบความสำเร็จแล้วโดยเมมเบรนซึมผ่านการคัดเลือก การเพิ่มจำนวนของไอออนลิเธียม
เทคโนโลยีการสกัดที่มีอยู่ของลิเทียมในน้ำทะเลช้าและยากที่จะควบคุมและสารสกัดหลักจำเป็นต้องได้รับการรักษาต่อไปเพื่อให้ได้ลิเธียมโลหะหรือลิเทียมบริสุทธิ์ (เช่น Li) 2CO 3.) ดังนั้นเทคโนโลยีลิเธียมน้ำธรรมดาอาจไม่ตอบสนองในอนาคตเช่นลิเธียม - แบตเตอรี่กำมะถันและลิเธียม - เทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมอากาศรวมทั้งความต้องการขนาดใหญ่ใหม่สำหรับทรัพยากรลิเธียม
มหาวิทยาลัยหนานจิงของวิศวกรรมสมัยใหม่และวิทยาศาสตร์ประยุกต์ศาสตราจารย์ศาสตราจารย์เขา Pinghu โจวเฮาเซินช่วงต้นปี 2009 คือว่าแนวคิดของการรวมกันของอิ (Hybridelectrolyte) ซึ่งเป็นแนวคิดของการรวมลักษณะของระบบอิเล็กโทรไลอินทรีย์และน้ำที่เมื่อเทียบกับอิเล็กโทรไลเดียว broadens ระบบแบตเตอรี่ . แรงดันไฟฟ้าปฏิบัติการและช่วงแอพลิเคชันจากการรวมกันของการแก้ปัญหาด้วยไฟฟ้า, ลิเธียมน้ำพัฒนาทีม - แบตเตอรี่ปรับอากาศลิเธียม - เซลล์เชื้อเพลิงปรับอากาศลิเธียม - ทองแดงใหม่แบตเตอรี่ลิเธียมไหลแบตเตอรี่ความจุขนาดใหญ่
เมื่อเร็ว ๆ นี้ทีมงานรวมนโยบายที่ใช้ในเทคโนโลยีลิเธียมอิเล็กโทรไลน้ำทะเลสกัดโลหะ. การออกแบบการรวมกันของทีมองค์ประกอบอิเล็กประกอบด้วยภูมิภาคในเชิงบวกและเชิงลบภูมิภาคที่เกิดขึ้น. ภูมิภาคแคโทดเป็นบรรยากาศการป้องกันของอาร์กอนอิเล็กโทรไลอินทรีย์ลิเธียมไอออน , ฟอยล์ทองแดงจะแช่อยู่ในอิเล็กโทรไปยังขั้วบวก; ภูมิภาคต่อน้ำทะเลอิเล็กทำงานขั้วตัวเร่งปฏิกิริยาที่จะ Ru @ SuperP ขั้วลบใช้ลิเธียมไอออนอิเล็กโทรไลมั่นคงของลิเธียมไอออนเลือกเยื่อหุ้มเซรามิกเมมเบรนดูดซึมที่บริเวณขั้วบวกเว้นระยะห่างออกจากกัน และภูมิภาคลบเยื่อหุ้มเซรามิกช่วยให้ลิเธียมไอออนเท่านั้น. ตนเองออกแบบแผ่นพริ้งขนาดเล็กสามารถเป็นค่าลบเกินไปคงที่ในปัจจุบันถูกนำไปใช้แหล่งจ่ายกระแสคงที่ระหว่างขั้วไฟฟ้าบวกและลบที่ลิเธียมไอออนในภูมิภาคขั้วบวกกระแสของน้ำผ่านที่เป็นของแข็ง เมมเบรนเซรามิกบนพื้นผิวของแผ่นทองแดงที่เป็นบวกเพื่อลดการเกิดลิเธียมโลหะทำให้ประสบความสำเร็จในการสกัดลิเธียมโลหะจากน้ำทะเล (รูปที่ 2)
รูปที่ 2: กระบวนการอิเล็กโทรไลน้ำทะเล (A) สามารถขับเคลื่อนเชิงลบมากเกินไปมุมมองวงจรของการยกลิเธียมหมายถึงหลักการ; (B) โมโนเมอร์เป็นมุมมองที่วงจรของอุปกรณ์บนลงล่างเป็นคณะกรรมการพลังงานเชิงลบเกินไปอิเล็กโทรไลอินทรีย์ของภูมิภาคขั้วบวก, เมมเบรนที่เลือกเซรามิก น้ำทะเลภูมิภาคขั้วลบ, อุปกรณ์ทั้งหมดอาจลอยอยู่บนผิวน้ำทะเลโดยใช้แหวนยาง (C) ทะเลจัดอุปกรณ์เสมือนขนาดใหญ่ของมะเดื่อ
กระบวนการ Electrolysis ปฏิกิริยาการลดลงของลิเธียมไอออนที่เกิดขึ้นบนขั้วบวก:
ลี้ ++ E-Li →
ในขั้วลบลบออกซิเดชันของน้ำทะเล:
2Cl -→ Cl2+2e-
2OH -→ H 2O + 0.5O2+2e-
Cl 2+H2O → HClO + H ++ Cl-
รูปที่ 3: (A) ที่ 80, 160, 240 และ 320 μA· cm -2เส้นโค้งเวลาที่เป็นไปได้ที่ความหนาแน่นกระแส (แสดงที่80μA· cm -2ขั้วรูปภาพที่มีความหนาแน่นปัจจุบันของกระแสไฟฟ้า 1h) (B) ที่มีต่อผลผลิตทองแดงโลหะลิเธียมต่อตารางเซนติเมตร (C) ก่อนและหลังการสะสมของสินค้าในการแกะสลักอาร์กอนไอออนของ XPS ของมะเดื่อหลี่นั้น (D) ไอออนอาร์กอนในเชิงบวกในสินค้าฝากถูกแกะสลัก ก่อนและหลังการแกะสลักและหลี่นา XPS ของมะเดื่อมะเดื่อ .; ลักษณะ XRD (E) สินค้าฝาก (อัลสูงสุดที่ได้มาจากขั้นตอนตัวอย่างหมายถึงบรรยากาศการป้องกัน)
ในขั้นตอนของการสกัดน้ำของลิเธียมทองแดงมีสารสีเงินที่สร้างขึ้นโดย XPS และการวิเคราะห์ XRD พื้นผิวโลหะเงินฝากทองแดงลิเธียม. 80, 160, 240 และ320μA·ซม. -2แรงดันไฟฟ้าที่มีความหนาแน่นปัจจุบันของกระแสไฟฟ้าจะ 4.52V, 4.75V, 4.88V และ 5.28V ผลิตลิเธียมโลหะ 1.9, 3.9, 5.7 และ 1.2mg · dm -2· H -1(รูปที่ 3)
เมื่อความหนาแน่นปัจจุบันสูงกว่าเกณฑ์หนึ่งเช่น320μA· cm -2ผลข้างเคียงที่ร้ายแรงของขั้วบวก (สลายตัวอิเล็ก) ส่งผลให้อัตราผลตอบแทนที่ลดลงของลิเธียมจะเกิดขึ้น. นี้สามารถเห็นได้จากน้ำทะเลลิเธียมเปรียบทางด้านเทคนิคสามารถรับโลหะลิเธียมธาตุโดยตรงธาตุโลหะลิเธียมเคมีเชิงลบได้รับการซ่อนจากพลังงานแสงอาทิตย์เปลี่ยนจาก สามารถโดยลิเธียม - ปล่อยระบบใหม่แบตเตอรี่อากาศมือถือ ฯลฯ - หรือแบตเตอรี่ลิเธียมกำมะถัน
นอกจากนี้กระแสไฟฟ้าคงที่ในปัจจุบันวิธีการเตรียมพริ้งรวดเร็วและเตรียมที่เหมาะสำหรับการผลิตขนาดใหญ่. การประดิษฐ์คือการพัฒนาเทคโนโลยีทางทะเลของทรัพยากรลิเธียมเป็นลบเกินไปและสามารถแปลงเป็นพลังงานที่เก็บสารเคมีเปิดเส้นทางใหม่
