08.02.2016

Натриевая батарея поможет опреснять воду

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».

Natali

Источники:

1. facepla.net