Các kênh thon để khử muối tốt hơn

Một thiết kế mới để khử mặn nước biển sử dụng các kênh thon để tăng hiệu quả, cắt giảm sử dụng năng lượng và thách thức các phương pháp hiện tại.Điều này có thể thay đổi công nghệ nước?

Các kỹ sư tại Đại học Illinois tại Urbana-Champaign đã phát triển một phương pháp để giải quyết các khu vực chết của người Hồi giáo trong dòng chảy chất lỏng thường gặp trong các điện cực của pin được sử dụng để khử mặn nước biển.Cách tiếp cận sáng tạo này sử dụng một thiết kế kênh dòng chảy lấy cảm hứng từ vật lý trong các điện cực, cho phép chất lỏng di chuyển nhanh hơn và hiệu quả hơn.

Kỹ thuật này có thể sử dụng ít năng lượng hơn các phương pháp thẩm thấu ngược hiện tại.

Trong khi công nghệ khử muối cung cấp một giải pháp cho sự khan hiếm nước, việc áp dụng rộng rãi của nó đã bị cản trở bởi những thách thức kỹ thuật.Kỹ thuật chiếm ưu thế, thẩm thấu ngược, liên quan đến việc buộc nước qua màng để loại bỏ muối, cả tốn kém và đòi hỏi năng lượng.

Ngược lại, phương pháp dựa trên pin sử dụng điện để trích xuất các ion muối tích điện từ nước.Tuy nhiên, phương pháp này cũng tiêu thụ năng lượng để đẩy nước qua các điện cực với các lỗ chân lông nhỏ, có hình dạng không đều.

Nhóm nghiên cứu tại Illinois đã dành nhiều năm để phát triển một kỹ thuật khử mặn dựa trên pin, kết hợp mô hình hóa và thí nghiệm rộng rãi.Những nỗ lực của họ gần đây đã dẫn đến một nghiên cứu đột phá giới thiệu các điện cực với các vi mạch nhỏ được gọi là các trường dòng chảy (IDFF) xen kẽ.

Nghiên cứu mới nhất của họ tiến bộ khái niệm này bằng cách sử dụng các kênh thon trong các điện cực hơn là các kênh thẳng.Việc sửa đổi này đã tăng cường dòng chảy chất lỏng, hoặc tính thấm của hai đến ba lần so với các kênh liên tiếp.Kết quả của nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Electrochimica Acta.

Trong các thí nghiệm của họ, các nhà nghiên cứu đã gặp phải các thách thức sản xuất, đáng chú ý là quá trình dài cần thiết để xay các kênh vào các điện cực, một trở ngại đáng kể để tăng quy mô sản xuất.Mặc dù vậy, Smith bày tỏ sự tin tưởng rằng trở ngại này có thể bị vượt qua.

Lý thuyết và nguyên tắc thiết kế giảm kênh áp dụng cho các thiết bị điện hóa khác nhau sử dụng chất lỏng chảy.Ngoài vai trò của chúng trong quá trình khử mặn điện hóa, chúng có thể được sử dụng trong việc lưu trữ năng lượng, chuyển đổi và thiết bị bền vững môi trường, bao gồm pin nhiên liệu, tế bào điện phân, pin dòng chảy, hệ thống thu carbon và hệ thống thu hồi lithium.