Coupling Ferricyanide/Ferrocyanide Redox Mediated Recycling Spent LiFePO4 with Hydrogen Production

氧化还原 铁氰化物 制氢 电解 亚铁氰化物 化学 电解质 无机化学 电化学 化学工程 电极 物理化学 有机化学 工程类
作者
Xin Jia,Hongjun Kang,Guangyao Hou,Weiran Wu,Songtao Lu,Li Yang,Qing Wang,Wei Qin,Xiaohong Wu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (10) 被引量:5
标识
DOI:10.1002/anie.202318248
摘要

Abstract Replacing the oxygen evolution reaction with thermodynamically more favorable alternative oxidation reactions offers a promising alternative to reduce the energy consumption of hydrogen production. However, questions remain regarding the economic viability of alternative oxidation reactions for industrial‐scale hydrogen production. Here, we propose an innovative cost‐effective, environment‐friendly and energy‐efficient strategy for simultaneous recycling of spent LiFePO 4 (LFP) batteries and hydrogen production by coupling the spent LFP‐assisted ferricyanide/ferrocyanide ([Fe(CN) 6 ] 4− /[Fe(CN) 6 ] 3− ) redox reaction. The onset potential for the electrooxidation of [Fe(CN) 6 ] 4− to [Fe(CN) 6 ] 3− is low at 0.87 V. Operando Raman and UV/Visible spectroscopy confirm that the presence of LFP in the electrolyte allows for the rapid reduction of [Fe(CN) 6 ] 3− to [Fe(CN) 6 ] 4− , thereby completing the [Fe(CN) 6 ] 4− /[Fe(CN) 6 ] 3− redox cycle as well as facilitating the conversion of spent LiFePO 4 into LiOH ⋅ H 2 O and FePO 4 . The electrolyzer consumes 3.6 kWh of electricity per cubic meter of H 2 produced at 300 mA cm −2 , which is 43 % less than conventional water electrolysis. Additionally, this recycling pathway for spent LFP batteries not only minimizes chemical consumption and prevents secondary pollution but also presents significant economic benefits.
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