Kanały zwężane w celu lepszego odsalania

Nowy projekt odsalania wody morskiej wykorzystuje zwężające się kanały w celu zwiększenia wydajności, zmniejszenia zużycia energii i kwestionowania obecnych metod.Czy to może zmienić technologię wodną?

Inżynierowie z University of Illinois w Urbana-Champaign opracowali metodę zajęcia się „strefami martwej” w przepływie płynów powszechnie spotykanych w elektrodach akumulatorów stosowanych do odsalania wody morskiej.To innowacyjne podejście wykorzystuje inspirowaną fizykę konstrukcję kanału przepływowego w elektrodach, umożliwiając szybsze i wydajniejsze poruszanie się płynów.

Ta technika może zużywać mniej energii niż obecnie dominujące metody odwróconej osmozy.

Podczas gdy technologia odsalania stanowi rozwiązanie niedoboru wody, jej powszechne przyjęcie zostało utrudnione przez wyzwania techniczne.Dominująca technika, odwrócona osmoza, polega na wymuszaniu wody przez membranę w celu usunięcia soli, która jest zarówno kosztowna, jak i podnosząca energię.

Natomiast metoda baterii wykorzystuje energię elektryczną do wydobywania naładowanych jonów soli z wody.Jednak to podejście zużywa również energię do napędzania wody przez elektrody z małymi, nieregularnie ukształtowanymi porami.

Grupa badawcza w Illinois spędziła lata na opracowywaniu techniki odsalania opartej na akumulatorach, uwzględniając obszerne modelowanie i eksperymenty.Ich wysiłki niedawno doprowadziły do ​​przełomowego badania, które wprowadziło elektrody z niewielkimi mikrokanałami znanymi jako interdigitowane pola przepływu (IDFF).

Ich najnowsze badania rozwija się ta koncepcja, stosując zwężające się kanały w elektrodach, a nie proste.Ta modyfikacja zwiększyła przepływ płynów - lub przepuszczalność - dwa do trzech razy w porównaniu z kolejnymi kanałami.Wyniki tego badania zostały opublikowane w czasopiśmie Electrochimica Acta.

Podczas swoich eksperymentów badacze napotykali wyzwania produkcyjne, w szczególności długi proces wymagany do młyna do elektrod, co stanowi znaczącą przeszkodę w zwiększaniu produkcji.Mimo to Smith wyraził pewność, że tę przeszkodę można pokonać.

Teoria stłumienia i zasady projektowania dotyczą różnych urządzeń elektrochemicznych, które wykorzystują płynne płyny.Oprócz ich roli w odsalaniu elektrochemicznym można je wykorzystać w urządzeniach magazynowania energii, konwersji i środowisku, w tym ogniwach paliwowych, ogniwach elektrolizy, akumulatorach przepływowych, systemach przechwytywania węgla i systemach odzyskiwania litów.