Nouveau collecteur de courant en mousse 3D développé pour le dessalement

Nouveau collecteur de courant en mousse 3D développé pour le dessalement ---- Académie chinoise des sciences

Schémas de principe du dessalement capacitif à électrode de flux utilisant un collecteur de courant en mousse tridimensionnel pour un véritable dessalement de l’eau de mer. 1 crédit

Un groupe de recherche des Instituts de sciences physiques Hefei (HFIPS) de l’Académie chinoise des sciences a mis au point une technologie de dessalement capacitif à électrode de flux avec un collecteur de courant en mousse tridimensionnel (3D) pour un véritable dessalement de l’eau de mer. Leur étude a été publiée dans Recherche sur l’eau.

La technique de dessalement capacitif à électrode de flux (FCDI), en tant que nouvelle technologie de traitement de l’eau, a attiré une grande attention pour le dessalement de l’eau de mer. Les dispositifs FCDI traditionnels souffrent d’une faible capacité de transfert de charge et d’un taux d’élimination du sel insatisfaisant. Par conséquent, explorer de nouveaux collecteurs de courant pour améliorer la capacité de transfert de charge et la distribution du champ électrique des dispositifs FCDI est un besoin urgent.

La méthode électrique 3D a été considérée comme une solution efficace pour amplifier la capacité de transfert de charge des dispositifs FCDI pour le traitement de l’eau saline. Il augmente le rapport surface sur corps des chambres d’électrodes à flux, ce qui peut grandement favoriser la zone de transfert de charge et la distribution du champ électrique.

Dans cette étude, les chercheurs ont proposé une mousse de nickel recouverte de carbone 3D pour remplacer le treillis de titane et la plaque de graphite en tant que nouveau collecteur de courant pour l’amélioration des performances de dessalement dans un dispositif FCDI.

Le collecteur de courant en mousse 3D agit comme un conducteur de charge. Sa structure intrinsèque à pores ouverts interconnectés en 3D a été utilisée comme canal d’écoulement pour étendre la zone de transfert de charge et la distribution du champ électrique entre le collecteur de courant et la suspension de carbone.

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    Simulation de champ électrique 3D de (a) un collecteur de courant à structure plane 2D et (b) à structure en mousse 3D ; la zone de transfert de charge de (c) un collecteur de courant à structure plane 2D et (d) à structure en mousse 3D. 1 crédit

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    (un). Le test de dessalage à long terme de l’eau de mer simulée ; (b). L’efficacité d’élimination du sel de différents échantillons d’eau de mer ; (c). Le test de dessalage à long terme d’un véritable échantillon d’eau de mer de la mer Jaune et (d). Mer de Chine méridionale dans le dispositif CF-FCDI. 1 crédit

Les chercheurs ont simulé le champ électrique et le champ d’écoulement de la boue de carbone dans différentes tailles de pores de modèles de mousse 3D et de mailles de titane 2D dans le champ électrique 3D et des simulations de dynamique des fluides computationnelle.

Ils ont découvert que la zone de transfert de charge du collecteur de courant en mousse 3D était nettement plus grande que celle du collecteur de courant planaire 2D, ce qui permettait de charger efficacement plus de particules de charbon actif et d’améliorer la capacité de transfert de charge et les performances de dessalement du FCDI.

De plus, des mesures électrochimiques ont montré une réduction significative de la résistance de transfert de charge. La surface électrochimiquement active du collecteur de courant en mousse 3D a été agrandie. Il a montré une bonne efficacité de désalinisation.

Ce nouveau collecteur de courant structuré en mousse 3D fournit une nouvelle stratégie pour améliorer la capacité de transfert de charge et l’efficacité globale de dessalement des dispositifs FCDI pour le dessalement de l’eau de mer.


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Plus d’information:
Xinyuan Zhang et al, Déionisation capacitive à électrode de flux utilisant un collecteur de courant en mousse tridimensionnel pour un véritable dessalement de l’eau de mer, Recherche sur l’eau (2022). DOI: 10.1016/j.watres.2022.118642

Fourni par l’Académie chinoise des sciences

Citation: Nouveau collecteur de courant en mousse 3D développé pour le dessalement (20 juin 2022) récupéré le 20 juin 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-06-3d-foam-current-collector-desalination.html

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