[发明专利]低温电化学生产硅

权利要求书

1.一种用于电化学生产硅的方法，所述方法包括使用一种施加于阳极和阴极上用来在阴极上提供电子的电势，所述阳极和所述阴极在反应温度下与一种电解质熔融体进行接触，

其中所述电解质熔融体包括：

一种熔融盐或者一种熔融盐的混合物；

一种含硅前体，其至少部分地溶解于所述电解质熔融体中用以在所述电解质熔融体中提供可溶性含硅离子；以及

一种辅助电解质，其至少部分地溶解于所述电解质熔融体中用以在所述电解质熔融体中提供O^2-离子；

并且进一步其中在阴极上的可溶性含硅离子与所述电子发生还原反应从而在阴极出释放O^2-离子同时沉积硅。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应温度不超过900℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电解质熔融体包括一种金属卤化物的低共熔混合物。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述可溶性含硅离子包括SiO₃^2-离子、SiO₄^4-离子或者它们二者。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述含硅前体是一种硅酸盐。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述硅酸盐是原硅酸盐、硅酸盐、页硅酸盐、硅铝酸盐或者它们的组合。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述硅酸盐选自MSiO₃、M₂SiO₄或者它们组合，其中M选自碱金属、碱土金属或者它们的组合。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述硅酸盐是CaSiO₃。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述含硅前体是SiO₂。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述辅助电解质选自由碱金属氧化物、碱土金属氧化物以及它们的组合所组成的组中。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述辅助电解质选自CaO、Na₂O或者它们的组合。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述辅助电解质的量使得所述电解质熔融体通过O^2-离子得到饱和。

13.根据权利要求10所述的方法，其中所述含硅前体是SiO₂，并且所述辅助电解质涉及用以溶解SiO₂的类型和量，从而通过硅酸盐的形成用以原位提供所述可溶性含硅离子。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述辅助电解质是CaO。

15.根据权利要求1所述的方法，其中至少部分所述含硅前体和至少部分所述辅助电解质是通过熔融玻璃、熔融煤灰、熔融煤渣灰或者它们的组合来提供。

16.根据权利要求15所述的方法，其中将额外的SiO₂、额外的CaO、额外的Na₂O或者它们的组合添加到所述电解质熔融体中。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述生成的硅为结晶的。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述晶体硅具有至少大约95原子的纯度。

19.根据权利要求1所述的方法，其中所述生成的硅是以纳米线的形式存在。

20.根据权利要求1所述的方法，其中当在大约650℃的温度下以及在大约3个小时反应时间的条件下时，所述方法提供至少大约20％的硅产率。