氧掺杂技术提升海水淡化电极性能

日本名古屋大学的研究团队由山内祐介和朝仓裕介领导并与浙江海洋大学的徐兴涛合作发现了一种利用氧气改进电极的新技术该技术能将海水转化为可饮用的淡水。这一研究成果发表在《自然·通讯》上。“随着世界人口的持续增长水资源短缺很可能成为一个关键问题”山内祐介解释了这项研究的动机。“我们很兴奋能够开发出一种超越所有现有材料甚至活性炭的材料。”该技术的工作原理是利用电极从海水中去除离子从而留下脱盐的可饮用水。在这个过程中海水中的离子被吸引到电极表面带电离子储存在电极表面形成的双电层中。除了净化水之外离子在分离后还可以从电极中提取出来使钠等有用离子能够被重新用于工业过程。最常用的电极是多孔碳质电极它以碳和氮为基底并带有孔隙从而形成较大的表面积来提取液体中的离子。研究人员推测“杂原子掺杂”——即引入原子以改变材料结构并提升性能——可以提高电极的导电性和稳定性。“我们使用氧气进行掺杂因为氧气与氮会产生协同效应从而增加离子的吸附量。我们发现在氧气存在的情况下氮对离子的亲和力增加了”朝仓裕介说。“我们很高兴地发现氧会影响电容去离子过程。我们的团队是第一个证明氧在这方面作用的。”研究人员还发现了一个意想不到的好处氧掺杂的电极具有更大的比表面积这很可能是因为掺杂过程改变了碳化活性。这种增大的比表面积提高了净化效率。山内祐介认为他们的发现是对研究人员的一个重要提醒不要忽视某些技术。“其他研究团队忽略了氧在该过程中的潜在用途”他说。“这就是为什么我们在论文标题中加入了‘揭示氧掺杂被忽视的作用’。”虽然碳基材料已经相对便宜但研究人员相信他们的发现将进一步降低水净化的成本使这项技术更容易惠及面临淡水短缺的、服务不足的沿海社区。除了水净化之外这项创新在汽车工业中也有广阔的应用前景因为类似的电极是燃料电池特别是氢动力汽车中使用的燃料电池的关键部件。FINISHED更多精彩内容 请关注我的个人公众号 公众号办公AI智能小助手或者 我的个人博客 https://blog.qife122.com/对网络安全、黑客技术感兴趣的朋友可以关注我的安全公众号网络安全技术点滴分享