Collaborative Research: GOALI: Evaluating thermo-electro-adsorption mechanisms for waste-heat driven ion-separation processes
合作研究:GOALI:评估废热驱动离子分离过程的热电吸附机制
基本信息
- 批准号:2140376
- 负责人:
- 金额:$ 22.28万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-08-01 至 2022-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
In the case of a natural disaster, drinking water quality may be significantly compromised. Remote areas may not have access to centralized water treatment. A low cost, modular water treatment device that operates using only electricity powered by renewable energy would address these concerns. Many current modular water treatment devices require elevated temperatures and pressures, which are not well suited for remote applications. In contrast, capacitive deionization is an electrochemical technique to desalinate water that uses only electricity and operates at ambient conditions. This project seeks to advance the energy efficiency of capacitive deionization to enable easily deployable water treatment. The premise of this work is to measure and evaluate through theory and experiments how thermal energy generated within a capacitive deionization cell and applied external to the cell (through waste heat) affect electric double layer salt removal dynamics. We intend to probe local electric double layer properties through performing in situ analytical measurements (calorimetry, coulometry, microscopy, scattering). Complimentary bulk (system level) experiments will be used to evaluate the energetics associated with electric double layer based separations in dilute aqueous systems (brackish water treatment). Ultimately, the aim is to better understand how waste heat can be best utilized, to aid ion packing and maximize desalination performance. This is fundamental to many fields of electrochemistry, colloid science and an emerging issue in water treatment. This approach will also provide a new benchmark for studying these electrochemical separation technologies.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
在自然灾害的情况下,饮用水质量可能会受到重大损害。偏远地区可能无法获得集中的水处理。 仅使用可再生能源提供动力的电力运行的低成本,模块化水处理设备将解决这些问题。许多当前的模块化水处理设备需要升高的温度和压力,这不适合远程应用。相比之下,电容性去离子是一种电化学技术,可以脱盐仅使用电力并在环境条件下运行的水。该项目旨在提高电容性去离子的能源效率,以实现易于部署的水处理。 这项工作的前提是通过理论和实验测量和评估电容式脱位细胞内产生的热能是如何影响电池外部(通过废热)影响电力双层盐去除动力学的。我们打算通过执行原位分析测量(量热法,库仪,显微镜,散射)来探测局部电力双层层的性能。免费的体积(系统级)实验将用于评估与稀释水系统(咸水处理)中基于双层的分离相关的能量。最终,目的是更好地了解如何最好地利用废热,以帮助离子包装和最大化淡化性能。这是许多电化学,胶体科学和水处理新兴问题的基础。这种方法还将为研究这些电化学分离技术提供新的基准。该奖项反映了NSF的法定任务,并认为使用基金会的知识分子优点和更广泛的影响评估标准,认为值得通过评估来支持。
项目成果
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