Transmembrane fluxes during electrolysis in high salinity brines: Effects on lithium and other raw materials recovery

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dc.creatorDíaz Nieto, César Horacio
dc.creatorMata, Matías Armando
dc.creatorPalacios, Camilo Javier Oscar
dc.creatorPalacios, Noelia Anahí
dc.creatorTorres, Walter Ramon
dc.creatorVera, Maria Laura
dc.creatorFlexer, Victoria
dc.date2023-06
dc.date.accessioned2026-03-10T03:51:24Z
dc.date.available2026-03-10T03:51:24Z
dc.descriptionDuring the production of high purity lithium salts, magnesium and calcium will readily crystalize as either carbonates or hydroxides if their concentrations have not been depleted to below 2 ppm. Magnesium and calcium can be fully abated electrochemically by production of hydroxide anions via water electrolysis. While brine alkalization within an electrochemical reactor has shown great performance at proof-of-concept level, this is not feasible at industrial scale. Solids cannot be produced, nor accumulated within a water electrolyzer, and membrane fouling must be avoided at all costs. An alternative is to work on a brine that has been fully depleted from multivalent cations and produce an increase in pH beyond the needs for successful crystallization of the hydroxides. In this way, the super alkaline brine can be used as an external precipitating agent that does not dilute the other key components of the brine, namely lithium cations. We have studied the competing ion migration between chloride and hydroxide anions across an anion exchange membrane in a water electrolyzer as a function of current density. The most important differences were observed in the magnitude of the changes in the solution volumes. While water electrolysis and electro-osmotic effects were identified as processes contributing to these changes, only classical osmosis is responsible for the differential effects. In the range of study, applied current density values from 80-225 A m−2 produced higher hydroxide concentrations, although no current density values were identified to produce remarkable changes in the energy efficiency. Beyond pH 14, the passage of hydroxide across the membrane becomes faster than that of chloride.
dc.descriptionFil: Díaz Nieto, César Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy - Universidad Nacional de Jujuy. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy - Gobierno de la Provincia de Jujuy. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy; Argentina
dc.descriptionFil: Mata, Matías Armando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy - Universidad Nacional de Jujuy. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy - Gobierno de la Provincia de Jujuy. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy; Argentina
dc.descriptionFil: Palacios, Camilo Javier Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy - Universidad Nacional de Jujuy. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy - Gobierno de la Provincia de Jujuy. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy; Argentina
dc.descriptionFil: Palacios, Noelia Anahí. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy - Universidad Nacional de Jujuy. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy - Gobierno de la Provincia de Jujuy. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy; Argentina
dc.descriptionFil: Torres, Walter Ramon. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy - Universidad Nacional de Jujuy. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy - Gobierno de la Provincia de Jujuy. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy; Argentina
dc.descriptionFil: Vera, Maria Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy - Universidad Nacional de Jujuy. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy - Gobierno de la Provincia de Jujuy. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy; Argentina
dc.descriptionFil: Flexer, Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy - Universidad Nacional de Jujuy. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy - Gobierno de la Provincia de Jujuy. Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy; Argentina
dc.formatapplication/pdf
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dc.identifierhttp://hdl.handle.net/11336/230232
dc.identifierDíaz Nieto, César Horacio; Mata, Matías Armando; Palacios, Camilo Javier Oscar; Palacios, Noelia Anahí; Torres, Walter Ramon; et al.; Transmembrane fluxes during electrolysis in high salinity brines: Effects on lithium and other raw materials recovery; Pergamon-Elsevier Science Ltd; Electrochimica Acta; 454; 6-2023; 142401-142411
dc.identifier0013-4686
dc.identifierCONICET Digital
dc.identifierCONICET
dc.identifier.urihttps://ri.unju.edu.ar/handle/123456789/605
dc.languageeng
dc.publisherPergamon-Elsevier Science Ltd
dc.relationinfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0013468623005790
dc.relationinfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1016/j.electacta.2023.142401
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rightshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.subjectCRITICAL ELEMENTS
dc.subjectION EXCHANGE MEMBRANE
dc.subjectLITHIUM
dc.subjectMAGNESIUM
dc.subjectSUSTAINABLE MINING
dc.subjecthttps://purl.org/becyt/ford/1.4
dc.subjecthttps://purl.org/becyt/ford/1
dc.titleTransmembrane fluxes during electrolysis in high salinity brines: Effects on lithium and other raw materials recovery
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/article
dc.typeinfo:ar-repo/semantics/artículo
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
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