より良い淡水化のためのテーパーチャネル

海水淡水化の新しい設計では、テーパーチャネルを使用して効率を高め、エネルギー使用を削減し、現在の方法に挑戦します。これは水技術を変えることができますか？

イリノイ大学アーバナシャンペーン校のエンジニアは、海水淡水化に使用されるバッテリーの電極で一般的に遭遇する流体の流れの「死んだゾーン」に対処する方法を開発しました。この革新的なアプローチは、電極内の物理学に触発されたテーパーフローチャネル設計を採用しており、流体がより迅速かつ効率的に移動できるようにします。

この手法は、現在支配的な逆浸透法よりも少ないエネルギーを使用できます。

淡水化技術は水不足の解決策を提供しますが、その広範な採用は技術的な課題によって妨げられています。主な技術である逆浸透は、膜を通して水を強制して塩を除去することを伴います。

対照的に、バッテリーベースの方法では、電気を使用して、水から帯電した塩イオンを抽出します。ただし、このアプローチは、小さな不規則な形状の毛穴で電極を介して水を推進するためのエネルギーを消費します。

イリノイ州の研究グループは、広範なモデリングと実験を組み込んだバッテリーベースの淡水化技術の開発を何年も費やしてきました。彼らの努力は最近、相互操作フローフィールド（IDFF）として知られる小さなマイクロチャネルを使用して電極を導入する画期的な研究につながりました。

彼らの最新の研究は、電極ではなく電極内にテーパーされたチャネルを使用することにより、この概念を前進させます。この変更により、連続したチャネルと比較して、2〜3回の流体の流れまたは透過性が向上しました。この研究の結果は、Journal Electrochimica Actaに掲載されています。

実験中、研究者は製造上の課題、特に電極にチャネルを粉砕するために必要な長いプロセスに遭遇しました。これは、生産を拡大するための重要なハードルです。それにもかかわらず、スミスはこの障害を乗り越えることができるという自信を表明しました。

チャネルテーパーの理論と設計の原則は、流れる流体を使用するさまざまな電気化学デバイスに適用されます。電気化学淡水化における彼らの役割を超えて、それらは、燃料電池、電気分解細胞、流れバッテリー、炭素捕獲システム、リチウム回復システムなどのエネルギー貯蔵、変換、および環境の持続可能性デバイスで利用できます。