Los investigadores de la Facultad de Ciencias han desarrollado un material que es hasta 40 veces más rápido para desalinizar pequeñas cantidades de agua que otros materiales disponibles en la actualidad.
Guoliang "Greg" Liu, profesor asistente en el Departamento de Química, ha estado investigando el diseño y la síntesis de fibras de carbono porosas durante los últimos años. El material está compuesto de largos filamentos fibrosos de carbono con mesoporos uniformes de aproximadamente10 nanómetros.
Liu ve la aplicación principal de sus fibras de carbono porosas en la industria automotriz, donde ya se utilizan materiales similares, pero menos eficientes, como los depósitos externos de algunos automóviles de lujo. Ahora, Liu informa una nueva aplicación para este maravilloso material: capacitivodesalinización.
"Debido a la gran área de superficie de las fibras de carbono porosas, podemos almacenar muchos iones", dijo Liu, quien también es miembro del cuerpo docente afiliado del Instituto de Innovación Macromolecules. "Debido a la red porosa interconectada, el ionel movimiento es muy rápido dentro de los poros "
El método de desalinización más conocido es la ósmosis inversa, en la cual el agua de mar es forzada a través de una membrana semipermeable para separar las sales del agua. Liu dijo que los materiales y el proceso de ósmosis inversa son relativamente maduros ahora, y esto requiere mucha energíaEl proceso es eficiente en el tratamiento de grandes cantidades de agua. La desalinización capacitiva utilizando fibras de carbono porosas, por otro lado, requiere mucha menos energía para tratar agua con baja salinidad.
"La ventaja de nuestro proceso es que podemos tener una capacidad mucho más rápida, mucho más alta y una mayor eficiencia energética en este rango de concentración", dijo Liu. "En nuestras condiciones experimentales de alrededor de 500 miligramos de sal por litro, esva a ser mucho más costoso si usa otros medios porque está tratando de sacar un poco de sal del agua "
Tianyu Liu, investigador asociado postdoctoral en el Laboratorio Liu, fue el primer autor en un artículo que detalla este trabajo publicado en Avances científicos .
Dijo que el proceso era simple: colocó dos piezas de fibras de carbono porosas en una solución salina, y luego aplicó un voltaje a través de las fibras. Este voltaje aplicado creó una fuerza electrostática que naturalmente atrajo los iones de sal del agua.
"La desalinización capacitiva trata el agua usando electrodos con áreas de superficie alta y conductividad eléctrica", dijo Tianyu Liu. "El potencial que aplica reduce la concentración de iones en el agua y luego descarga los iones para regenerar los electrodos. Estos procesos son repetiblescon pérdida insignificante de la capacidad de desalinización "
Tianyu Liu señala que si bien este material ha mostrado excelentes resultados, el equipo de investigación solo ha mostrado una prueba de concepto para la desalinización. Están buscando laboratorios de ingeniería en el campus y en todo el país para ayudar a ampliar esta investigación y diseñar a gran escalacélulas de desalinización.
Este trabajo se lleva a cabo en colaboración con el Prof. Zhen "Jason" He, ex miembro de la facultad del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de Virginia Tech, y ahora miembro de la facultad en la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis.
Las fibras de carbono porosas de Greg Liu son prometedoras para aplicaciones finales tan diversas como baterías, automóviles y desalinización, y está buscando ver qué más puede hacer.
"Ganamos el premio gordo", dijo Greg Liu. "Queremos explorar todas las ventajas de este material. Este material tiene muchas propiedades excelentes, y hay muchas cosas que podemos hacer".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Virginia Tech . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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