【復材資訊】碳纖維助力海水淡化

2021-01-20 中國複合材料學會

碳纖維可以幫助解決當今一些緊迫的問題。它們也可以為海水淡化做出重要貢獻,從而消除即將來臨的飲用水短缺的問題。碳纖維在新項目中起著重要作用。


在西班牙科斯塔布蘭卡的港口城市丹尼亞不遠處,工程師們目前正在建設第一家基於微生物輔助淡化技術的飲用水處理廠,這是「低能耗飲用水微生物淡化」項目(MIDES)的一部分。作為 2020計劃的一部分,該計劃得到了歐盟的支持。該項目的目標是證明細菌和碳纖維可以比傳統的海水淡化廠使用更少的能量來幫助處理海水。


作為能量導體,碳纖維是飲用水處理創新工藝的一部分。


到目前為止,一般都使用稱為反滲透的方法來淡化海水。巨大的壓力迫使鹽水通過兩個水箱之間的膜。該膜可防止水中的鹹味成分通過,這意味著收集在另一側水箱中的水是純淨的。缺點:壓力需要能量。目前,淡化一千公升海水大約需要三度電。


但是使用碳纖維的新型脫鹽電池,可以在這一過程中提前第一步。從技術上講,新工藝使用電滲析原理。兩個不同極化的電極從海水中提取大部分鈉離子和氯離子。這些離子通過兩個膜遷移到兩個單獨的腔室中,無法返回原始腔室。大部分無鹽的水保留在中間腔室中,然後通過反滲透將其脫鹽,所需的能量要少得多。


但是,這些電極也需要外部電源。至少過去是這樣。現在,細菌正在產生新的海水淡化池中所需的能量。聽起來像科幻小說實際上有效。當細菌以廢水為食時,它們會發電。但是細菌不喜歡金屬製成的電極。這就是為什麼我們在新的脫鹽池中使用碳電極。極細的碳纖維為細菌提供了支撐結構,它們產生的電通過碳纖維傳導。

碳纖維海水淡化比常規反滲透更便宜,更節能


這項創新徹底改變了海水淡化技術:廢水產生的能量可以使非常低的成本從海水中生產飲用水成為可能,這是一個引人入勝的解決方案,可以緩解全球範圍內有關飲用水的迫在眉睫的衝突,而且,在此過程中可以幫助較貧窮的國家。然而,在此過程中,此方法的許多方面仍需要進一步的研究。例如,尚不清楚哪種細菌最適合哪種類型的廢水。


碳纖維具有巨大的潛力-甚至超越了飲用水處理


雖然即使第一家帶有碳纖維淡化電池的工業工廠投入運營需要數年時間,但它們仍然向我們證明了更為根本的東西:纖維的巨大潛力。碳纖維的潛力還遠遠沒有耗盡。基礎研究一次又一次地帶來了驚人的機遇。


文章來源:英特力新材料

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    一、全球碳纖維供需根據賽奧碳纖維數據:2009-2018年,全球碳纖維需求量從3.55萬噸增長到9.26萬噸,風電葉片、航空航天、體育休閒和汽車佔碳纖維需求量的74%,航天航空佔碳纖維需求金額的49%。2018年,全球碳纖維理論產能達到15.48萬,美國、日本、中國碳纖維理論產能佔比到達60%,集中度非常高。