Durante los últimos años, el investigador de la Universidad de Illinois, Kyle Smith, ha demostrado su creciente experiencia en el campo de la desalinización de agua, con una variedad de resultados de investigación que podrían abordar la necesidad inmediata de combatir la disminución de las fuentes de agua limpia en todo el mundo.
Ahora, con una nueva publicación y un nuevo proyecto de investigación financiado por la National Science Foundation, continúa desarrollando su trabajo altamente elogiado para desarrollar nuevos métodos de desionización del agua salada.
El documento, "Efecto de los aditivos conductores en las propiedades de transporte de los electrodos de flujo poroso con partículas aislantes y su optimización para la desionización faradaica", publicado esta semana en Investigación del agua demostró resultados prometedores para la desalinización con eficiencia energética de recursos hídricos alternativos. El trabajo más reciente de Smith, encabezado por su estudiante de doctorado Erik Reale, involucra dispositivos de desionización que pueden almacenar y liberar cationes de manera reversible utilizando materiales de intercalación, una clase de materiales comúnmente utilizadospara baterías recargables. Este trabajo en particular aborda el desafío de ciclar materiales de intercalación con velocidades rápidas de transporte de electrones, iones y fluidos, características que son difíciles de lograr simultáneamente en un solo sistema.
Su equipo fabricó electrodos optimizados que contienen partículas análogas aislantes de azul de Prusia y los usó en una celda experimental de desalinización de intercalación de cationes CID con electrodos simétricos. Fueron testigos de los resultados de un aumento de casi 10 veces en la tasa de eliminación de sal a una energía similarniveles de consumo a demostraciones anteriores de CID.
"Se necesitan altas tasas de eliminación de sal en los dispositivos electroquímicos de tratamiento de agua porque se pueden construir unidades más pequeñas para lograr la misma producción total de agua tratada si la sal se puede eliminar más rápido. Siguiendo esa línea de pensamiento, el costo de capital para construir un sistema seráser más bajo para un nivel fijo de productividad del agua ", dijo Smith.
En su nuevo proyecto de investigación de tres años financiado por NSF, "Habilitación de la desalinización de descarga de salmuera mínima mediante reacciones de intercalación", Smith utilizará materiales de batería para superar la limitación en el volumen de salmuera residual que se produce durante la desalinización de agua mediante ósmosis inversaRO. La eliminación de la salmuera tiene importantes problemas de sostenibilidad ambiental, incluido el aumento de los terremotos cuando se inyecta en la tierra y el peligro para los ecosistemas acuáticos cuando se desecha en cuerpos de agua.limitaciones, Smith planea usar campos eléctricos para concentrar iones de sal, lo cual, él propone, podría concentrar sales a niveles cercanos a la saturación en solución.
La Universidad de Illinois informó anteriormente, en 2016, que Smith había descubierto que la tecnología que carga las baterías para dispositivos electrónicos podría proporcionar agua dulce de los mares salados. Desarrolló un dispositivo novedoso: una batería llena de agua salada con electricidad que la atraviesa- ese agua desionizada usando la menor cantidad de energía posible en ese momento. Este trabajo obtuvo un lugar en la lista de los 10 artículos más leídos del Journal of the Electrochemical Society en 2016.
Solo un año después, en 2017, Smith y su equipo llevaron la desalinización de agua salada un paso más allá, enfocándose en nuevos materiales para mejorar la viabilidad económica y la eficiencia energética del proceso en colaboración con Wetsus, el Centro Europeo de Excelencia para la Tecnología del Agua.Crearon un dispositivo similar a una batería que usa electrodos hechos de un material que podría eliminar no solo iones de sodio sino también potasio, calcio, magnesio y otros, una mejora tecnológica importante porque el agua salada y las aguas salobres a menudo contienen una mezcla de otras sales comopotasio, calcio y cloruro de manganeso. Este trabajo fue publicado en la revista Electrochimica Acta.
El presente trabajo experimental también sigue el trabajo publicado por Smith y sus estudiantes usando modelos computacionales de transporte electroquímico para guiar el diseño de células de desalinización basadas en baterías. Su grupo también ha utilizado recientemente modelos de mecánica cuántica, combinados con experimentos y análisis termodinámico, paraComprenda cómo los materiales de la batería utilizados en sus células de desalinización absorben sodio, así como magnesio y calcio, a escala atómica.
Más recientemente, Smith ganó el Premio ISE-Elsevier 2018 de Electroquímica Aplicada, un reconocimiento basado completamente en su modelado matemático de dispositivos de desalinización basados en baterías, baterías de iones de litio y baterías de flujo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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