赵然 - 华东师范大学 - 物理与电子科学学院

研究领域

一、电容器去离子电容器去离子是一种新型的海水淡化，咸水脱盐和污染物分离的技术。它利用成对的多孔导电电极通过离子双电层原理对于水体中的离子和极性分子进行有效吸附。我的研究领域有以下几个方面：（1）新型电极材料的研究，包括氮掺杂海绵体氧化石墨烯、金属有机物框架、介孔活性炭（2）新型离子交换膜的研究，包括阴阳离子交换膜，特殊离子选择性交换膜（3）器件结构的研究，包括线式（wire），卷式（spiral wound），传统平板式，流体电极式，渗透式等各种电容去离子器件（4）基于离子双电层模型和唐南模型的平衡态和基于能斯特普朗克原理的动态化工模型的研究二、电容混合法产能电容混合法产能技术是基于通过混合不同离子浓度的水溶液，从化学势能差中获得能量的新型发电方式，可以直接产生直流电，无次生污染与温室气体排放，研究主要集中在以下3个方面：（1）电容双电层膨胀法产能（CDLE）的实验研究。CDLE的方法非常直接，电极首先在海水中充直流电。达到饱和后，在断路状态，用淡水取代海水。由于双电层外部本体溶液的浓度的降低，双电层的膨胀效应展现，电极的电压会增加，使系统能量增大。通过放电，可以获得较高的电能（2）电容唐南电势法的研究。原理与CDLE类似，但是通过对电极表面进行离子交换树脂涂覆，可以省去外接电源，直接通过离子交换膜两侧形成的唐南电势驱动电池，对系统供电，并在海水和淡水冲洗过程中皆可以产生能量（3）中和法产能。此方法目前尚在理论验证阶段，使用离子迁移速率的差值和离子交换膜的浓度差进行产能发电

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Zhao, R., Biesheuvel, P.M., Miedema, H., Bruning, H. and van der Wal, A. (2010) Charge Efficiency: A Functional Tool to Probe the Double-Layer Structure Inside of Porous Electrodes and Application in the Modeling of Capacitive Deionization. The Journal of Physical Chemistry Letters, 1, 205. Zhao, R., van Soestbergen, M., Rijnaarts, H.H.M., van der Wal, A., Bazant, M.Z. and Biesheuvel, P.M. (2012) Time-dependent ion selectivity in capacitive charging of porous electrodes. Journal of Colloid and Interface Science, 384, 38. Zhao, R., Biesheuvel, P.M. and Van der Wal, A. (2012) Energy Consumption and Constant Current Operation in Membrane Capacitive Deionization. Energy & Environmental Science, 5, 9520. Zhao, R., O. Satpradit, M., Rijnaarts, H.H.M., van der Wal, A., and Biesheuvel, P.M. (2013) Optimization of salt adsorption rate in membrane capacitive deionization. Water Research, 47, 1941. Zhao, R., Porada, S., Biesheuvel, P.M. and Van der Wal, A. (2013) Energy consumption in membrane capacitive deionization for different water recoveries and flow rates, and comparison with reverse osmosis, 330, 35. S. Porada, S., Zhao, R., van der Wal, A., Presser, V., Biesheuvel, P.M. (2013) Review on the Science and Technology of Water Desalination by Capacitive Deionization. Progress in Material Science, 58, 1388. Brogioli, D., Zhao, R. and Biesheuvel, P.M. (2011) A prototype cell for extracting energy from a water salinity difference by means of double layer expansion in nanoporous carbon electrodes. Energy & Environmental Science, 4, 772. Biesheuvel, P.M., Zhao, R., Porada, S. and van der Wal, A. (2011) Theory of membrane capacitive deionization including the effect of the electrode pore space. Journal of Colloid and Interface Science, 360, 239. Dykstra, J.E., Zhao, R.,Biesheuvel, P.M., vander Wal, A. (2015) Resistance identification and rational process designin Capacitive Deionization.Water Research Miao Wang, Ran Zhao, Likun Pan, Capacitive neutralization deionization with flow electrodes, Electrochimica Acta, Available online 6 September 2016, ISSN 0013-4686, http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2016.09.026.

学术兼职

国际电化学学会（International Society of ELectrochemistry）会员 2017年度国际第二届CDI&E（电容去离子和电渗析）大会组织委员会委员