Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Penn đã đưa ra một kỹ thuật khử mặn mới loại bỏ muối khỏi nước mà chỉ tiêu thụ ít năng lượng hơn các phương pháp truyền thống. Kỹ thuật khử mặn này được gọi là khử ion điện cực pin (BDI). BDI được cải tiến dựa vào kỹ thuật khử ion điện dung thông thường (CDI) bằng cách bỏ giai đoạn tái tạo và giảm điện áp cần để hoàn tất quy trình.
Kỹ thuật CDI khử mặn bằng cách tách các ion của nước. Pin CDI thông thường bao gồm hai điện cực gắn trên các mặt đối diện của một kênh dòng chảy. Các điện cực thu ion muối thông qua trao đổi điện xuất hiện khi dòng điện được dẫn vào pin. Sau đó, pin được tái tạo bằng cách giải phóng các ion muối trong chu trình thứ hai nhờ luân phiên hướng của dòng điện áp. Vì CDI không cần đến các màng và có nhu cầu năng lượng thấp hơn so với các phương pháp phổ biến khác, nên đây là công nghệ cạnh tranh để khử muối trong nước. Hạn chế của hệ thống CDI là khả năng hấp thụ muối thấp khi sử dụng điện áp 1,2V. Tăng điện áp có thể cải thiện hoạt động hấp thụ nhưng cũng làm tăng khả năng xảy ra các phản ứng phụ bất ngờ gây lãng phí năng lượng và ăn mòn điện cực vĩnh viễn.
Trong hệ thống BDI mới, pin dòng tùy chỉnh sử dụng hai kênh, được ngăn cách nhau bởi màng và hai điện cực pin giống nhau được bảo vệ ở mỗi đầu. Để kiểm tra hiệu quả của pin, nhóm nghiên cứu cung cấp dung dịch muối cho mỗi kênh với tốc độ dòng chảy nhất định, trong khi cho dòng điện ổn định chạy qua pin. Mật độ dòng điện phần nào được sử dụng phụ thuộc vào số lượng các màng ngăn. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã đảo ngược dòng điện áp của pin khi nó đạt mức điện áp thấp -0,6V hoặc cao hơn 0,6V.
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng hệ thống BDI khử muối hiệu quả ở mức phù hợp với CDI, trong khi chỉ sử dụng điện áp 0,6 V. Bên cạnh đó, điện áp thấp là cần thiết và vật liệu được sử dụng đã giúp ngăn chặn các phản ứng phụ không mong muốn, khử muối tốt hơn và tiêu thụ ít năng lượng hơn so với kỹ thuật CDI truyền thống. Ngoài ra, việc xếp bổ sung các màng giữa hai điện cực đã làm giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ.
Dù cấu hình hiện nay không phù hợp để khử mặn cho nước nhiễm mặn ở mức cao như nước biển, nhưng kết quả cho thấy kỹ thuật BDI có hiệu quả như là phương pháp tiêu thụ ít năng lượng để xử lý nước lợ hoặc nước mặn, nước ngầm hoặc khử mặn trước khi đưa vào các nhà máy xử lý nước.
Nhóm nghiên cứu hiện đang lên kế hoạch mở rộng quy mô và cải thiện độ ổn định của hệ thống.
N.P.D (NASATI), theo https://techxplore.com/news/2018-01-desalination-method-energy-alternative-purify.html