یک باتری نمک‌زدایی برای تولید آب شیرین

محققان آلمانی مفهوم جدیدی از یک – باتری نمک‌زدایی – شرح داده‌اند. این باتری با انجام چرخه‌های معکوس روی باتری انتروپی اختلاطی گزارش شده قبلی این محققان، عمل کرده و از آب دریا نمک‌زدایی می‌کند.

محققان آلمانی مفهوم جدیدی از یک “باتری نمک‌زدایی” شرح داده‌اند. این
باتری با انجام چرخه‌های معکوس روی باتری انتروپی اختلاطی گزارش شده قبلی
این محققان، عمل کرده و از آب دریا نمک‌زدایی می‌کند.

فابیو لا مانتیا از دانشگاه روهر بوخوم در آلمان و یکی از این محققان،
توضیح داد: “باتری نمک‌زدایی ما مبتنی بر موادی است که قادر به گرفتن و
رهاسازی کلرید سدیم (اصلی‌ترین نمک موجود در آب دریا) است.”

در حالی که باتری انتروپی اختلاطی از اختلاف درجه شوری بین آب دریا و
رودخانه انرژی انتروپی را بعنوان انرژی الکتروشیمیایی مفید، استخراج و
ذخیره می‌کند؛ این باتری نمک‌زدایی جدید با انجام چرخه‌های معکوس عمل
می‌کند: بجای تولید الکتریسیته از اختلاف درجه شوری، باتری‌های نمک‌زدایی
برای استخراج یون‌های کلرید و سدیم از آب دریا و تولید آب شیرین، از انرژی
الکتریکی استفاده می‌کنند.

 

شمایی از چهار مرحله یک چرخه کامل این باتری نمک‌زدایی.

لا مانتیا توضیح می‌دهد که این باتری نمک‌زدایی طی یک فرآیند شارژ / تخلیه چهار
مرحله‌ای، آب دریا را به دو جریان آب شیرین و شور تفکیک می‌کند: در مرحله اول ابتدا
الکترودها که حاوی یون‌های کلرید و سدیم متحرک نیستند، در آب دریا غوطه‌ور می‌شوند
و سپس یک جریان الکتریکی ثابت اعمال می‌شود تا این الکترودها به طور کامل شارژ
شوند. در این حالت یون‌های مذکور از محلول حذف می‌شوند. در مرحله دوم، محلول آب
شیرین از سل خارج شده و آب دریای اضافی جایگزین آن می‌شود. در مرحله بعد الکترودها
در محلول جدید تخلیه شده، یون‌ها را رها کرده و آب شورتر تولید می‌کنند. در نهایت و
در مرحله چهارم، این محلول شور با آب دریای جدید جایگزین می‌شود و باتری نمک‌زدایی
برای چرخه بعدی آماده می‌شود.

بنابراین در مدت شارژ اولیه الکترودها (مراحل ۱ و ۲)، آب شیرین تولید می‌شود، در
حالی که تخلیه این الکترودها منجر به تولید آب شور می‌شود‌ (مراحل ۳ و ۴).

این محققان برای گرفتن یون‌ها سدیم یک الکترود را از نانومیله‌های Na2-xMn5O10
ساختند و الکترود دیگر را برای گرفتن یون‌های کلرید از نقره ساختند. استفاده از
نانومیله‌های Na2-xMn5O10 به دلیل ظرفیت ویژه ذخیره بار بالا، هزینه کم و
زیست‌سازگاری‌شان بود و دلیل استفاده از نقره پایداری در پتانسیل مورد نیاز و
نامحلول بودن AgCl (بعد از گرفتن یون‌ها کلرید)، بود.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nano Letters منتشر
کرده‌اند.