最广泛使用的 CDI 工艺之一是流电极电容去离子 (FCDI)，由于其可连续处理高盐废水且能够规模化生产，因此比传统的静态电极 CDI 更受青睐。然而，流动电极中不连续的电荷传输网络限制了海水淡化性能的提高。在本研究中，作者通过简单的球磨方法制备了六氰基铁酸镍和碳纳米管复合材料（NiHCF@CNTs），并分别使用NiHCF@CNTs和AC作为流动阴极和阳极构建了不对称FCDI（AFCDI）系统。然后对AFCDI的海水淡化性能进行了测试，并与使用AC作为两个流动电极的对称FCDI系统在不同条件下的海水淡化性能进行了比较。还通过 20 次循环运行测试来研究稳定性。研究发现，与 FCDI 相比，AFCDI 系统表现出更高的平均除盐率和更低的能耗，这是由于 NiHCF 的高比电容和 CNT 优异的导电性相结合而增强了电荷传输。而且，AFCDI系统在连续运行中具有稳定的海水淡化性能。这些结果表明，法拉第材料和碳纳米管的复合是提高 FCDI 海水淡化性能的有效策略。
 
Fig 1. NiHCF(@CNTs) 合成过程示意图。
 
Fig 2. 本研究中使用的 AFCDI 电池示意图。
 
Fig 3. 通过球磨法制备的NiHCF的(a) SEM和(b) XRD。
 
Fig 4. 所制备的 NiHCF@CNT1-3 的 (a) XRD 和 (b) 晶体结构和 (c-e) SEM。
 
Fig 5. 海水淡化过程中使用的流动电极的（a）浆料阻力和（b）粘度。
 
Fig 6. (a) 制备的 NiHCF(@CNT1-3) 和 AC 在 1 M NaCl 中以 1 mV s^-1 扫描速率的 CV 曲线，(b) 制备的 NiHCF(@CNT1-3) 和 AC 在扫描速率下的有效比容量2 mV s^-1 .
 
Fig 7.  (a) 脱盐溶液的电导率和 (b) 各种 AFCDI 系统的电流，(c) 计算出的 ASRR、CE 和 (d) 各种 AFCDI 的 EC。
 
Fig 8. AFCDI0–3 电池的电化学阻抗谱 (EIS)：(a) 奈奎斯特图，(b) 伯德相图，(c) 伯德模图，(d) 模拟等效电路和 (e) EIS 数据的拟合参数。
 
Fig 9. (a)脱盐溶液的电导率，(b)电流，(C)脱盐溶液的pH值和(d)在不同施加电压下AFCDI系统的阴极和阳极的pH值。
 
Fig 10. 计算出不同电压下AFCDI系统的ASRR、CE和EC。
 
Fig 11. AFCDI 和 FCDI-AC 电池的电化学阻抗谱 (EIS)：(a) 奈奎斯特图，(b) 伯德相图，(c) 伯德模数图，(d) EIS 数据的拟合参数。
 
Fig 12. (a) 计算的不同初始 NaCl 浓度的 AFCDI 系统的 ASRR、CE、EC 和 (b) SRE。
 
Fig 13. 计算出AFCDI和FCDI-AC系统在长期海水淡化运行中的ASRR、CE和EC。
 
Fig 14. AFCDI 与之前研究的性能比较。
 
       相关研究工作由中国科学院过程工程研究所Yuping Li课题组于2023年在线发表在《Desalination》期刊上，Enhanced salt removal performance using nickel hexacyanoferrate/carbon nanotubes as flow cathode in asymmetric flow electrode capacitive deionization，原文链接：https://doi.org/10.1016/j.desal.2023.116929

转自《石墨烯研究》公众号

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