使用阳离子嵌入电极的电化学电池架构用于脱盐的理论评估
化学物理
2016-12-28 v1 软凝聚态物质
摘要
水资源短缺是全球大部分人口面临的困境。阳离子嵌入脱盐（CID）电池将嵌入主体化合物与离子交换膜结合使用，可通过处理盐水水源来帮助应对这一挑战。最初，此类电池的性能是通过使盐水连续流过多孔 IHC 电极来预测的。本文中，我们采用二维多孔电极理论与浓溶液输运理论，评估了当使用由铁氰化镍组成的两个 IHC 电极存储 Na+ 离子时，流体通过开放流通道发生的各种电池架构的性能。我们表明，当使用两个 OFC 时，阳离子交换膜连接在流通道/电极界面处，且阴离子交换膜布置在流通道之间，与原先采用流穿电极的设计相比，脱盐量有所增加。这种膜流过电池内的 IEM 堆叠顺序是使用多个 IEM（CEM/AEM/.../CEM/AEM/CEM）和多个稀释流的电渗析堆的基本重复单元。因此，我们模拟了使用 NiHCF IHC 的此类 ED 堆的性能，并预测其盐吸附容量（单位 NiHCF 质量）相对于 MFB 和 FT 电池放大了二十倍，同时将稀释流中的 0.7 M NaCl 进水降至 0.2-0.3 M。使用 Na0.44MnO2 IHC 替代 NiHCF 的模拟进一步支持了这些发现的普适性。因此，我们提议将阳离子 IHC 作为传统 ED 中使用的气体析出反应的替代方案。
引用
@article{arxiv.1612.08272,
title = {Theoretical evaluation of electrochemical cell architectures using cation intercalation electrodes for desalination},
author = {Kyle C. Smith},
journal= {arXiv preprint arXiv:1612.08272},
year = {2016}
}
备注
26 pages, 6 figures