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金属离子消耗会影响多个循环中电池电极去离子的稳定性和性能
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2021-03-30 , DOI: 10.1021/acs.est.0c08629 Le Shi 1 , Evan Newcomer 1 , Moon Son 1 , Vineeth Pothanamkandathil 1 , Christopher A. Gorski 1 , Ahmed Galal 2 , Bruce E. Logan 1
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2021-03-30 , DOI: 10.1021/acs.est.0c08629 Le Shi 1 , Evan Newcomer 1 , Moon Son 1 , Vineeth Pothanamkandathil 1 , Christopher A. Gorski 1 , Ahmed Galal 2 , Bruce E. Logan 1
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普鲁士蓝六氰合铁酸盐(HCF)材料,例如六氰合铁酸铜(CuHCF)和六氰合铁酸镍(NiHCF),由于阳离子嵌入HCF结构中而在电化学水去离子中用作电极材料时,比纯电容材料具有更高的除盐能力。限制HCF材料应用的因素之一是它们在多个循环中的去离子性能下降。通过在多循环去离子测试中检查CuHCF和NiHCF电极在三种不同pH值(2.5、6.3和10.2)下的性能,发现容量损失(CuHCF高达73%,NiHCF高达39%)是有联系的通过分析电极金属的溶解度,将其还原到不同的氧化还原活性中心 铜和铁均作为Na +的活性中心CuHCF中的铁元素是NiHCF中的活性中心。Na +与活性中心之间的这种相互作用通过将性能下降与在不同pH值(铁的最高0.86±0.14 mg / L和0.42±0.17 mg的多个循环)中收集的污水溶液中这些金属离子的浓度相关联来证明。 / L(对于CuHCF中的铜)和0.38±0.05 mg / L(对于NiHCF中的铁)。当将适当的金属盐(铜或镍)添加到进料溶液中以抑制电极溶解时,两种材料都更稳定(CuHCF的衰减小于11%,NiHCF的衰减没有)。在pH值为2.5时,质子与Na +离子之间的竞争加剧,从而降低了Na +去除量降低了两种电极材料去离子的热力学能量效率。因此,尽管酸性pH提供最稳定的性能,但周围pH可用于在性能和寿命之间取得更好的平衡。
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更新日期:2021-04-20
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