 Технология, которая заряжает батареи для электронных устройств может также использоваться для получения пресной воды из соленых морей, согласно новому исследованию инженеров Университета штата Иллинойс. Электричество, проходящее через заполненную соленой водой батарею, вытягивает ионы солей из воды.
Исследователи разрабатывают устройство, которое будет использовать материалы в батареях для отбора соли из воды с наименьшим количеством энергии. Интерес к опреснительной технологии возрастает одновременно с потребностью в воде, особенно в засушливых районах. Тем не менее, технические препятствия и огромное количество энергии, необходимое для процесса, предотвращают широкомасштабную реализацию. Наиболее используемый метод, обратный осмос, толкает воду через мембрану, которая удерживает соли – что является дорогостоящим и энергоемким процессом. В противоположность этому, метод батареи использует электроэнергию для отделения заряженных ионов солей из воды.
Исследователи были вдохновлены ионными батареями натрия, которые содержат соленую воду. Батареи имеют две камеры - положительный электрод и отрицательный электрод, с сепаратором между ними, между которым ионы могут течь поперек. При разряде аккумулятора натриевые и хлоридные ионы (два элемента соли) притягиваются к одной камере, оставляя опресненную воду в другой.
В нормальной батарее ионы диффундируют обратно, когда ток течет в другую сторону. Исследователям Иллинойса необходимо было найти способ сохранить соль из ныне чистой воды. Они разместили мембрану, которая блокирует натрий между двумя электродами, таким образом отделяя его от опресненной стороны воды.
Подход к батарее имеет несколько преимуществ по сравнению с обратным осмосом. Устройство батареи может быть маленьким или большим, приспосабливаясь к различным приложениям, а обратный осмос, с другой стороны, должен быть очень большим, чтобы быть эффективным и экономичным. Давления, необходимого для перекачки воды, требуется намного меньше, так как вода просто течет по электродам вместо того чтобы заставить ее проходить через мембрану. Это приводит к заметному уменьшению энергетических потребностей, близких к самому минимуму, необходимому по своей природе, что в свою очередь переводится к снижению затрат. Кроме того, скорость воды можно регулировать более легко, чем в других типах опреснительных технологий, требующих более сложной сантехники.
Ученые провели исследование моделирования, чтобы увидеть, как их устройство может работать с концентрацией соли выше, чем в морской воде, и обнаружили, что оно может восстанавливать примерно 80 процентов опресненной воды. Их моделирование не учитывает другие загрязнения в воде, поэтому они работают в направлении проведения экспериментов с реальной морской водой.
|
