Инженеры представили опреснительную батарею

Рабочий цикл опреснительной батареи. Пояснения – в тексте (иллюстрация Mauro Pasta et al./ASC, Nano Letters).

Новая технология опреснения обещает невысокие энергетические затраты в сравнении с дистилляцией, а также отсутствие головной боли с постоянно загрязняющимися и выходящими из строя мембранами, используемыми при обратном осмосе.

Учёные из Стэнфорда (Stanford University) и Рурского университета (Ruhr-Universität Bochum) придумали устройство, которое опресняет морскую воду за счёт циклического процесса насыщения ионами и освобождения от ионов специальных электродов, погружённых в воду.

Год назад та же команда разработала генератор, извлекающий электричество из разности в солёности морской и речной воды. Теперь же в опыте с опреснительной батареей изобретатели применили аналогичный цикл реакций, только обращённый в обратную сторону.

Новый аппарат состоит из двух электродов. Положительный представляет собой набор наностержней Na2-xMn5O10 (NMO на схеме вверху). Отрицательный электрод — серебряный (Ag/AgCl). Эти пластины способны накапливать в себе ионы натрия и хлора соответственно.

Работает устройство следующим образом (смотрите схему под заголовком).

  • Заряженные электроды, которые не содержат мобильных ионов натрия и хлора, погружаются в морскую воду. Постоянный ток удаляет ионы из раствора и переносит их в электроды.
  • Чистая вода отводится и снова заменяется морской.
  • Электроды перезаряжаются, выпуская ионы. Морская вода превращается в концентрированный рассол.
  • Рассол отводится и заменяется морской водой. Установка готова к новому циклу.

В своей работе команда сообщает об энергопотреблении новой установки в 0,29 Вт-ч/л при удалении 25% соли. А это, мол, сравнимо с показателем для обратного осмоса (0,2), наиболее эффективного метода, передаёт Green Car Congress.

«Опреснительная батарея имеет простую конструкцию, использует подручные материалы, энергоэффективна, работает при комнатной температуре, с меньшей коррозией, чем существующие технологии опреснения воды, и она потенциально может быть избирательна по ионам Na+ и Cl-, что положит конец необходимости в реминерализации», — сообщают авторы разработки.

Правда на производительность метода накладывает ограничения невысокая способность NMO-электрода накапливать ионы. Так что за один цикл объём опреснённой воды окажется невелик. Но низкие затраты электричества должны компенсировать этот недостаток конструкции.

(Подробности – в статье в Nano Letters.)



Учёные нашли полезное применение битому стеклу

12 октября 2011

Названы российские лауреаты премии Джеймса Дайсона

20 сентября 2011

Компания Siemens испытала экономичный метод опреснения

12 июля 2011

Придуман шар для очистки грязной воды

23 марта 2011

Бразильцы предложили очищать воду банановой кожурой

16 марта 2011
  • Сергей Церр  31 января, 21:02
    Интересно, а «концентрированный рассол» можно как нибудь использовать?
    ОтветитьНравится
  • Александр Мазунов  31 января, 23:22
    Какой тут «концентрированный рассол», если они за один цикл даже пресной не получили. Если верить авторам метода, его нужно повторить не менее 13 раз что бы получить воду с соленостью менее 1г/л с 39 г/л.
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  31 января, 23:45
    «они за один цикл даже пресной не получили»

    Ну перед ними и не стояла задача сделать конечный продукт (рыночное устройство). Для начала неплохо было просто показать, что сама концепция работает. А дальше можно спокойно доводить идею до блеска.

    ОтветитьНравится
  • Александр Ромашов  1 февраля, 04:30
    Очень интересно, как это вы посчитали про 13 циклов? Энерго-эффективность, которая кстати всего в 1,5 раза хуже чем у весьма эффективного обратного осмоса, говорит только о ваттах энергии, но никак не о циклах. Если я правильно понял всё упирается в невысокую относительную «ёмкость» электродов. Но если сделать площадь их поверхности побольше, а воды наливать поменьше — вполне можно и с одного цикла получить пресную воду на выходе.
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Федотов  1 февраля, 07:02
    Естественно. Рапа к  примеру в получении соды или поваренной соли.
    ОтветитьНравится
  • Павел Меркель  1 февраля, 07:26
    В или на Карабазголе, не знаю как там правильно, используют же.
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Федотов  1 февраля, 13:56
    Там Сульфат Натрия ....
    ОтветитьНравится
  • Алёна Кажамяка  1 февраля, 14:07
    морская вода примерно 25г-литр, а пригодная для питья(которую конь пьет) — до 15г-литр! так то 4 цикла вполне хватит
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Федотов  2 февраля, 10:54
    >пригодная для питья(которую конь пьет) — до 15г-литр!

    Бред.

    Природная концентрация соли в воде Черного моря составляет 17г/л
    Азовского моря – 7-8г/л

    Пить невозможно ни ту не эту ....

    ОтветитьНравится
  • Алёна Кажамяка  2 февраля, 13:24
    как ни странно, но «которую конь пьет» это признанный гидрологический термин. Это вода,которую уже можно пить. Черное, Азовское и Балтийское моря — практически пресные (бракические- не знаю как по-русски точно) — малое перемешивание — много пресных рек. Вы пробовали в Средиземном или Красном купаться? Когда щиплет все тело и без душа на пляже не выжить? Глаза в воду опускать нельзя... кошшмар. Это- нормальная морская вода. А в Черном крабов с открытыми глазами ловила...
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Федотов  2 февраля, 14:34
    Я купался не полько в Средиземном и Красном но и в мертовом море.

    >Это вода,которую уже можно пить

    Нельзя. Пить воду можно только с уровнем ниже солености физраствора. 0.9%
    Иначе осмос будет высасывать воду из тела.

    То есть соленость должна быть ниже 8-9 г/л

    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Федотов  2 февраля, 14:44
    По органолептическим показаниям ВОЗ рекомендован верхний предел минерализации в 1000 мг/дм3 (т.е до нижней границы солоноватых вод)

    Российские нормативы допускают минерализацию 1000-1500 мг/дм3

    ОтветитьНравится
  • Илья Рябов  1 февраля, 09:19
    А сколько времени длиться один цикл?
    ОтветитьНравится
  • Николай Михацкий  1 февраля, 12:56
    Речь идет только о NaCl ? А что с другими ионами ? Кальций, сульфаты, карбонаты, например. Их же тоже надо удалять ? Или под каждый ион — свой электрод ? С площадью, пропорциональной содержанию иона в воде...
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  1 февраля, 14:29
    Использованные электроды «любят» именно Na и Cl, но, вероятно, подбирая материалы, можно получить практически любой эффект по удалению нужных солей. Главное — сам принцип работы установки остаётся неизменным.
    ОтветитьНравится
  •   2 февраля, 23:24
    Особенно радует хлорсеребряный электрод. Ну, в смысле, он из серебра. Дешево значить, мон шер,
    куда там электродиализу с обратным осмосом. Для пущей дешевизны надо, значить, взять платиновый
    электрод и покрыть серебром. Че там морской рассол, 1.6 моль на литр? Фигня, 100 грамм серебра и опреснили.
    Произведение растворимости у AgCl дает 10 микромоль в литре над электродом. То есть
    в «чистой воде» у нас будет 1 миллиграмм в литре серебра. Етто термодинамика
    против ее переть как ... против ветра.
    ПДК — 50 микрограмм в литре. Пей, Иванушка...
    Команда, блин. Там первый человек с макаронной фамилией, постдок. Вот это фуфло
    он один и делал.
    ОтветитьНравится