Много ученых умов бьются над решением двух трудновыполнимых задач: обеспечение энергией и чистой водой будущего мира. Но что, если обе эти задачи могут быть решены с помощью одной технологии?
Технология, которая заряжает батареи для электронных устройств может также обеспечить пресной водой, полученной из соленой морской, утверждает новое исследование инженеров Университета штата Иллинойс. Электричество проходит через заполненную водой натриевую батарею и выводит ионы солей из воды.
Профессор механики и инжиниринга Университета штата Иллинойс Кайл Смит (Kyle Smith) и аспирант Райлан Дмелло (Rylan Dmello) опубликовали свою работу в журнале Electrochemical Society.
«Мы разрабатываем устройство, которое будет использовать материалы в батареях для вывода соли из воды с наименьшим количеством энергии, насколько это только возможно», сказал Смит.
Интерес к опреснительной технологии возрастает также, как и потребность в воде, особенно в засушливых районах. Тем не менее, страны сталкиваются с техническими препятствиями и необходимостью использования огромного количества энергии, именно это мешает крупномасштабному использованию различных технологий.
Наиболее используемый метод, обратный осмос, толкает воду через мембрану, которая удерживает соли, но это дорогостоящий и энергоемкий процесс. В отличие от этого, метод с батареей использует электроэнергию для вывода заряженных ионов солей из воды.
Исследователи были вдохновлены натриево-ионными батареями, которые содержат соленую воду. Батареи имеют два отсека, положительный электрод и отрицательный электрод, с сепаратором между ними, через который ионы могут перемещаться. При разряде аккумулятора, натриевые и хлоридные ионы – два элемента соли – тянутся к одному отсеку, оставляя опресненную воду в другом.
В нормальной батарее, ионы диффундируют обратно, когда ток течет в другую сторону. Исследователи Университета Иллинойс нашли способ удерживать соль отдельно от воды.
«В обычной батарее сепаратор позволяет соли диффундировать от положительного электрода к отрицательному», объясняет Смит. «Это ограничивает количество соли, которое можно выделить. Мы ставим мембрану, которая блокирует натрий между двумя электродами, таким образом мы можем удерживать его от той части, где находится вода».
Смит и Дмелло провели исследование на модели, чтобы увидеть, как их устройство может работать с водой, где концентрация соли выше, чем в морской воде, и обнаружили, что оно может обеспечить примерно 80 процентов опресненной воды. Их моделирование не учитывает других загрязнений в воде, поэтому они работают над проведением экспериментов с реальной морской водой.
«Мы считаем, что технология многообещающая», сказал Смит. «Конечно, здесь очень много работы, нам нужно разработать новые материалы для натриево-ионной батареи. Надеемся, наша работа может стимулировать ученых в этой области для исследования новых материалов для опреснения».
