Application of a Flow-Type Electrochemical Lithium Recovery System with λ-MnO2/LiMn2O4: Experiment and Simulation

分离器(采油) 电化学 电极 锂(药物) 材料科学 离子 化学工程 化学 热力学 物理 工程类 物理化学 医学 内分泌学 有机化学
作者
Hwajoo Joo,Seon Yeop Jung,Seoni Kim,Kyung Hyun Ahn,Won Ryoo,Jeyong Yoon
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:8 (26): 9622-9631 被引量:45
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.9b07427
摘要

Due to the rapid growth of the global electric vehicle and electronics markets, lithium has become an indispensable resource for our lifestyle, and numerous methods for securing lithium are being actively attempted. For fast and environment-friendly lithium extraction, the electrochemical lithium recovery (ELR) system was studied in recent years. However, there are a limited number of studies regarding the system behavior and most of them are focused on a batch operation, which is far from practical usage. In this study, a flow-type rocking-chair ELR system based on the λ-MnO2/LiMn2O4 electrode pair is proposed for efficient recovery of lithium ions from influents. A lab-scale electrochemical experiment and a two-dimensional numerical simulation are performed to comprehensively analyze the system behavior. It is confirmed that lithium can be simultaneously captured and released at each electrode without any extra electrode regeneration steps. Apart from identifying its behavior experimentally, the spatiotemporal concentration distribution of Li+ in the separator channel is analyzed through numerical simulation. In our system, Li+ is found to be successfully recovered from the source with an energy consumption of 0.56 Wh mol–1 at 6.25 × 10–2 mA cm–2.
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