多孔介质中的过极限电流与激波电渗析

大多数电化学过程（如电渗析）受扩散限制，但在多孔介质中，表面传导和电渗流也对离子通量有贡献。在本文中，我们报告了在多孔介质中由表面驱动的过极限电流（快于扩散）和脱盐激波（传播的除盐过程）的实验证据。该装置由一个二氧化硅玻璃烧结片（厚 1 mm，平均孔径 500 nm）组成，置于水性电解质（CuSO$_4$ 或 AgNO$_3$）中，使离子电流从储液池流向阳离子选择性膜（Nafion）。在考虑了 (Cu) 电极极化和 pH 调节的二氧化硅电荷后，整个系统的电流 - 电压关系与基于电渗流机制提出的理论在广泛的储液池盐浓度（0.1 mM - 1.0 M）范围内一致。在极限电流之上，可以从烧结片中连续提取去离子水（$\approx 10 \mu$ $M$），这意味着存在一个逆流向传播的稳定激波，其边界是一个延伸至出口超过 0.5mm 的耗尽区。结果表明，“激波电渗析”作为水脱盐和其他电化学分离的一种新方法是可行的。