多孔碳纤维有电容淡化​​方面的性能

科学学院的研究人员已经开发出一种材料,该材料对小批量水进行脱盐处理的速度比当今的其他材料快40倍。

研究多孔碳纤维

化学系助理教授刘国梁(Guregan Liu)最近几年一直在研究多孔碳纤维的设计和合成。该材料由碳纤维长丝束和大约10纳米的均匀中孔组成。

Liu看到了多孔碳纤维在汽车工业中的主要应用,其中类似但效率较低的材料已经用作某些豪华汽车的外壳。现在,Liu报告了这种奇妙材料的新应用:电容淡化。

“由于多孔碳纤维的高表面积,我们可以存储很多离子。”刘又说,他也是高分子创新研究所的附属成员。由于相互连接的多孔网络,离子在孔内的移动非常快。

最著名的脱盐方法是反渗透,其中迫使海水通过半透膜以将盐与水分离。刘说,反渗透的材料和工艺现在已经比较成熟,这种耗能的工艺可以有效地处理大量的水。另一方面,使用多孔碳纤维进行的容量化脱盐处理低盐度水所需的能量要少得多。

刘说:“我们工艺的优点是,在此浓度范围内,我们可以更快,更高的容量和更高的能源效率。” “在我们的实验条件下,每升大约500毫克(盐),如果您尝试使用其他方法,那将是更昂贵的,因为您正试图从水中提取一点盐。”

Liu实验室的博士后研究助理Liu Tianyu是第一篇作者,该文章详细介绍了《科学进展》上发表的这项工作。

电容淡化实验

他说过程很简单:他将两根多孔碳纤维放入盐溶液中,然后通过碳纤维施加电压。施加的电压产生静电力,自然将盐离子吸引到水中。

刘天宇说:“电容式淡化使用具有高表面积和导电性的电极处理水。” “施加的电势会降低水中的离子浓度,然后释放离子以再生电极。这些过程可重复进行,而脱盐能力的损失可忽略不计。”

刘天宇指出,尽管这些材料显示了出色的成果,但研究团队仅展示了淡化概念的证据。他们正在校园和全国范围内寻找工程实验室,以帮助扩大这项研究并设计大规模的海水淡化单元。

这项工作是与曾在弗吉尼亚理工大学土木与环境工程系任教,现在在圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院任教的郑振杰教授合作进行的。

格雷格·刘(Greg Liu)的多孔碳纤维有望在电池,汽车和海水淡化等各种最终应用中发挥作用,他希望看到它还能做什么。

格雷格·刘说:“我们中奖了。” “我们想探索这种材料的所有优点。这种材料具有许多出色的性能,我们可以做很多事情。”

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