Recuperación electroquímica de LiCl en electrodos de LiMn2O4 desde salmueras naturales de la puna argentina - Marchini, Florencia (2018)
En los tiempos que corren, la sociedad se ha tornado ampliamentedependiente de la energía, la cual es obtenida en gran medida a partir de laquema de combustibles fósiles. Desafortunadamente, dicha práctica contribuyede manera significativa al carnbio clirnático por lo que, en un futuro cercano,resulta inminente la transición total hacia el uso de energías renovables. Paraello, es preciso tener la capacidad tecnológica tanto de convertir como dealmacenar energías renovables intermitentes a escala masiva. Dado que hoy en día las baterías de litio - ion constituyen la tecnologíade cabecera para el almacenamiento de energía destinada principalmente aelectrónica portátil pero también a autos híbridos y eléctricos, el litio constituyeun recurso estratégico en el camino hacia un mundo más ecológico y sostenible. Por tanto, en un escenario en el que las haterías de litio ion prometen tenerun rol fundamental en el almacenamiento de energías renovables, la extracciónde litio desde fuentes natmales debe ser sostenible. Debido al alto contenido de litio presente en la salmuera de varios salaressituados en el noroeste argentino y motivados por la necesidad de contar con unmótodo alternativo de recuperación de litio más rápido, eficiente y ecológico quelos utilizados actualmente, hemos desarrollado un método electroquímico deextracción de LiCl a partir de soluciones acuosas y salmueras naturales. Estemétodo está inspirado en el principio de funcionamiento de las baterías de litio -ion, dado que es llevado a cabo en un reactor electroquímico equipado con unelectrodo de LiMn2O4 (LMO) reversible a iones Li- y otro de polipirrol, capaz deintercambiar reversiblernente iones Cl- con la solución. En la presente Tesis, se presentará el método desarrollado, delineando lasprincipales preguntas y desafíos. Se abordarán aspectos relacionados a laenergética del mótodo de recuperación de LiCl y al intercambio de iones litioentre electrodos de LMO y soluciones acuosas incluyendo salmuera natural del salar Olaroz (Jujuy, Argentina) que fueron estudiados haciendo uso de múltiplestécnicas electroquímicas tales como voltametría cíclica (CV),cronoamperometría (CA), técnica ele titulación galvanostática intermitente (GITT) y cronopotenciometría (CP), entre otras. El comportamiento Nernstianode los electrodos de LMO en contacto con soluciones acuosas conteniendo iones Li+, la descripción termodinámica de las curvas galvanostáticas de carga ydescarga de estos electrodos, la determinación de la actividad de LiCl ensalmuera natural y la extracción espontánea de LiCl desde salmuera, sonalgunos de estos aspectos. Posteriormente, se incursionará en la discusión sobre los cambiossuperficiales y estructurales que atraviesa un electrodo de LMO en contacto condistintos electrolitos acuosos conteniendo iones litio y sodio mientras ocurre laintercalación de iones litio dentro de su estructura cristalina. Estos cambiosfueron estudiados mediante espectroscopías fotoelectrónicas de rayos X y UV (XPS y UPS) y difracción de rayos X, respectivamente. Tambión se discutirán aspectos cinóticos de la intercalación de iones litioen la interfaz de electrodos ele LMO en contacto con soluciones acuosas ysalmuera natural, en base a los resultados obtenidos utilizando espectroscopía deimpedancia electroquímica (EIS). Finalmente, se presentarán resultados acercade la estabilidad de electrodos de LMO en soluciones acuosas en los extremos dela ventana de potencial utilizada, evaluando la evolución de 0 2 en el extremoanódico y la disolución del óxido que tiene lugar, principalmente, en el extremocatódico. Los estudios presentados en esta Tesis resultan de gran importancia,tanto por el sustancial aporte al estado del arte del comportamiento deelectrodos de LMO en soluciones acuosas y salmuera natural, como por lapropuesta de utilizarlos para la recuperación de litio desde fuentes naturales,contribuyendo así al desarrollo de una tecnología alternativa limpia y eficientede recuperación de litio a partir de salmuera en Argentina.