為海水淡化開發的新型3D泡沫集電器

中國科學院合肥物理研究所(HFIPS)的一個研究小組開發了一種具有三維(3D)泡沫集電器的流動電極電容式海水淡化技術，用于真正的海水淡化。他們的研究發表在WaterResearch上。

流動電極電容式海水淡化(FCDI)技術作為一種新型的水處理技術，在海水淡化領域引起了廣泛關注。傳統的FCDI器件存在電荷轉移能力低和除鹽率不理想的問題。因此，探索新的集流體以提高FCDI器件的電荷轉移能力和電場分布是當務之急。

3D電方法已被認為是一種有效的解決方案，可放大用于鹽水處理的FCDI裝置的電荷轉移能力。它增加了流動電極室的表面與體比，這可以大大促進電荷轉移面積和電場分布。

在這項研究中，研究人員提出了一種3D碳涂層鎳泡沫來代替鈦網和石墨板作為一種新型集電器，以提高FCDI裝置的脫鹽性能。

3D泡沫集電器充當電荷導體。其固有的3D互連開孔結構被用作流動通道，以擴大集電器和碳漿之間的電荷轉移面積和電場分布。

研究人員在3D電場和計算流體動力學模擬中模擬了不同孔徑的3D泡沫和2D鈦網模型中碳漿的電場和流場。

他們發現，3D泡沫集流體的電荷轉移面積明顯大于2D平面集流體，使更多的活性炭顆粒有效帶電，提高了FCDI的電荷轉移能力和脫鹽性能。

此外，電化學測量顯示電荷轉移電阻顯著降低。擴大了3D泡沫集電器的電化學活性表面。它顯示出良好的除鹽效率。

這種新穎的3D泡沫結構集電器為提高海水淡化FCDI裝置的電荷轉移能力和整體淡化效率提供了一種新策略。