工程師們開發出一種解決方案，可消除用於電池式海水淡化的電極中的流體流動”死區”。 這項突破包括在電極內採用物理驅動的錐形流道設計，使流體流動更快、更有效率。 與傳統的逆滲透技術相比，這種設計具有能耗更低的潛力。

伊利諾大學厄巴納-香檳分校的研究人員正在開發一種用於電池式海水淡化的高效能新型電極，從而引領海水淡化技術的大規模應用。 資料來源：Fred Zwicky

用於電極的新型錐形流道設計提高了基於電池的海水淡化效率，與逆滲透法相比，有可能降低能耗。 這項突破可能會惠及其他電化學設備，但仍需要解決製造方面的難題。

海水淡化技術面臨巨大的挑戰，無法廣泛應用。 最常見的方法是逆滲透法，透過強制使水通過薄膜過濾水中的鹽分，這種方法既耗能又昂貴。 相較之下，電池脫鹽法利用電能去除水中帶電的鹽離子。 然而，這種方法也需要能量來推動水通過具有微小、不規則孔隙的電極，這一直是限制因素–直到現在。

伊利諾大學香檳分校機械科學與工程教授凱爾-史密斯（Kyle Smith）說：「傳統的電極仍然需要能量來泵送流體通過，因為它們不包含任何固有結構的流動通道。然而，透過在電極內創建通道，該技術可以減少推動水通過所需的能量，並最終變得比反滲透過程中常用的技術更有效率。

史密斯基於電池的海水淡化技術建立在他在伊利諾伊州的研究小組多年的建模和實驗基礎之上，最近的一項研究首次展示了含有被稱為”交錯流場”的微小通道的電極的使用。

該研究團隊的新研究也在電極中加入了交錯流場，但這次的通道形狀是錐形的，而不是直的。 使用帶有錐形通道的電極，流體流動性（或滲透性）比直通道提高了兩到三倍。 該研究成果發表在Electrochimica Acta.期刊。

伊利諾大學研究生哈比卜-拉赫曼（Habib Rahman）說：「我們最初對電極中直管道的研究發現了電極內的死區，在那裡我們看到了壓力下降和不均勻的流量分佈。為了克服這個難題，我們創建了一個包含28 種不同直通道的庫，以實驗和了解電導和流量變化，並最終實現了這種通道分切技術。

史密斯和拉赫曼說，在進行實驗時，他們遇到了一些製造方面的挑戰，特別是在電極上銑槽所需的時間，這在任何擴大生產的情況下都是一個問題。 不過，史密斯說他們有信心克服這個挑戰。

史密斯說：”除了對電化學海水淡化的影響之外，我們的通道分流理論和相關設計原則還可以直接應用於任何其他使用流動液體的電化學裝置，包括燃料電池、電解槽、流動電池、碳捕獲裝置和鋰回收裝置等用於能量儲存轉換和環境永續性的裝置。最小的壓降。

編譯自/ ScitechDaily