为海水淡化开发的新型3D泡沫集电器

中国科学院合肥物理研究所(HFIPS)的一个研究小组开发了一种具有三维(3D)泡沫集电器的流动电极电容式海水淡化技术，用于真正的海水淡化。他们的研究发表在WaterResearch上。

流动电极电容式海水淡化(FCDI)技术作为一种新型的水处理技术，在海水淡化领域引起了广泛关注。传统的FCDI器件存在电荷转移能力低和除盐率不理想的问题。因此，探索新的集流体以提高FCDI器件的电荷转移能力和电场分布是当务之急。

3D电方法已被认为是一种有效的解决方案，可放大用于盐水处理的FCDI装置的电荷转移能力。它增加了流动电极室的表面与体比，这可以大大促进电荷转移面积和电场分布。

在这项研究中，研究人员提出了一种3D碳涂层镍泡沫来代替钛网和石墨板作为一种新型集电器，以提高FCDI装置的脱盐性能。

3D泡沫集电器充当电荷导体。其固有的3D互连开孔结构被用作流动通道，以扩大集电器和碳浆之间的电荷转移面积和电场分布。

研究人员在3D电场和计算流体动力学模拟中模拟了不同孔径的3D泡沫和2D钛网模型中碳浆的电场和流场。

他们发现，3D泡沫集流体的电荷转移面积明显大于2D平面集流体，使更多的活性炭颗粒有效带电，提高了FCDI的电荷转移能力和脱盐性能。

此外，电化学测量显示电荷转移电阻显着降低。扩大了3D泡沫集电器的电化学活性表面。它显示出良好的除盐效率。

这种新颖的3D泡沫结构集电器为提高海水淡化FCDI装置的电荷转移能力和整体淡化效率提供了一种新策略。