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Canali affusolati per una migliore desalinizzazione
Un nuovo design per la desalinizzazione dell'acqua di mare utilizza canali affusolati per aumentare l'efficienza, ridurre l'uso di energia e sfidare i metodi attuali.Potrebbe cambiare la tecnologia dell'acqua?
Gli ingegneri dell'Università dell'Illinois di Urbana-Champaign hanno sviluppato un metodo per affrontare le "zone morte" nel flusso fluido comunemente riscontrato negli elettrodi delle batterie utilizzate per la desalinizzazione dell'acqua di mare.Questo approccio innovativo impiega un design del canale a flusso affusolato ispirato alla fisica all'interno degli elettrodi, consentendo ai fluidi di muoversi in modo più rapido ed efficiente.
Questa tecnica potrebbe utilizzare meno energia rispetto ai metodi di osmosi inversa attualmente dominanti.
Mentre la tecnologia di desalinizzazione offre una soluzione alla scarsità d'acqua, la sua diffusa adozione è stata ostacolata da sfide tecniche.La tecnica predominante, l'osmosi inversa, prevede la forzatura dell'acqua attraverso una membrana a rimuovere il sale, che è sia costoso che che richieda l'energia.
Al contrario, il metodo a base di batteria utilizza l'elettricità per estrarre ioni sale caricati dall'acqua.Tuttavia, questo approccio consuma anche energia per spingere l'acqua attraverso elettrodi con pori piccoli di forma irregolare.
Il gruppo di ricerca dell'Illinois ha trascorso anni a sviluppare una tecnica di desalinizzazione basata sulla batteria, incorporando una vasta modellazione ed esperimenti.I loro sforzi hanno recentemente portato a uno studio rivoluzionario che ha introdotto elettrodi con piccoli microcanali noti come campi di flusso interdigitati (IDFFS).
La loro ultima ricerca fa avanzare questo concetto impiegando canali affusolati all'interno degli elettrodi piuttosto che diritti.Questa modifica ha migliorato il flusso di fluido - o la permeabilità - da due a tre volte rispetto ai canali consecutivi.I risultati di questo studio sono stati pubblicati sulla rivista Electrochimica Acta.
Durante i loro esperimenti, i ricercatori hanno affrontato le sfide manifatturiere, in particolare il lungo processo richiesto per macinare i canali negli elettrodi, un ostacolo significativo per il ridimensionamento della produzione.Nonostante ciò, Smith ha espresso la fiducia che questo ostacolo possa essere superato.
La teoria del canale e i principi di progettazione si applicano a vari dispositivi elettrochimici che utilizzano fluidi fluidi.Oltre al loro ruolo nella desalinizzazione elettrochimica, possono essere utilizzati nei dispositivi di accumulo di energia, conversione e sostenibilità ambientale, tra cui celle a combustibile, celle di elettrolisi, batterie a flusso, sistemi di cattura del carbonio e sistemi di recupero del litio.
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