Kapacitní deionizace: Porozumění pomocí molekulárního modelování
Cíle projektu
Kapacitní deionizace (CDI) je slibnou technologií odsolování vody se středně vysokou koncentrací iontů vzhledem k jejim nízkým ekonomickým nákladům a energetickým požadavkům. CDI často používá porézní uhlíkové elektrody charakterizované velkým elektrochemickým povrchem. Ty selektivně adsorbují ionty vodného roztoku, který proudí mezi protilehle umístěnými elektrodami. Pomocí modelování budeme studovat na molekulární úrovni určující aspekty CDI s porézními uhlíkovými elektrodami, které zahrnují elektrickou dvojvrstvu, adsorpci iontů, povrchově-modifikovaný přenos hmoty a citlivost na defekty pórů. Na rozdíl od existujících molekulárních studií elektrolytů v idealizovaných modelových mikropórech, budeme pracovat s pokročilými modely nanokanálků replikující reálné uhlíkové póry včetně různých typů defektů a budeme uvažovat směs elektrolytů. Zvláště se zaměříme na roli defektů pórů (tvarových či chemických), u kterých očekáváme dramatický vliv na rovnovážné i nerovnovážné nanoskopické chování elektrolytů vzhledem k enormnímu poměru mezi povrchem a objemem pórů.
Klíčová slova
classical density functional theoryelectrical double layerelectrolytesmicroporesmolecular dynamicspore defectsporous carbon electrodespreferential ions adsorptionsurface-mediated mass transport
Veřejná podpora
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
Program
Standardní projekty
Veřejná soutěž
SGA0202100005
Hlavní účastníci
Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.
Druh soutěže
VS - Veřejná soutěž
Číslo smlouvy
21-27338S
Alternativní jazyk
Název projektu anglicky
Capacitive Deionisation: Insights from Molecular Modelling
Anotace anglicky
Capacitive Deionisation (CDI) is a promising technology to desalinate brackish water due its low cost and energy demand. Typical CDI systems employ porous carbon electrodes with a high electrochemical surface area that can adsorb ions from the feed water stream via the electrical double layer formed during charging. Using molecular modelling, we explore underlying molecular-level aspects of the carbon-based CDI technology involving the electrical double layer, ions adsorption, surface-mediated mass transport and the outsized impact of pore defects. In contrast to existing molecular-level studies on single electrolytes in idealised model micropores, we employ microchannel models which replicate sub-nanometer features of real carbon micropores including defects and we focus on mixed electrolytes. A particular emphasis is on the understanding of the role of pores defects (geometric or chemical) which is anticipated to have dramatic effects on both equilibrium and non-equilibrium electrolyte properties, in view of a very high surface-to-volume ratio of such systems.
Vědní obory
Kategorie VaV
ZV - Základní výzkum
OECD FORD - hlavní obor
10405 - Electrochemistry (dry cells, batteries, fuel cells, corrosion metals, electrolysis)
OECD FORD - vedlejší obor
10403 - Physical chemistry
OECD FORD - další vedlejší obor
21002 - Nano-processes (applications on nano-scale); (biomaterials to be 2.9)
CEP - odpovídající obory
(dle převodníku)CF - Fyzikální chemie a teoretická chemie
CG - Elektrochemie
JJ - Ostatní materiály
Termíny řešení
Zahájení řešení
1. 4. 2021
Ukončení řešení
31. 3. 2024
Poslední stav řešení
—
Poslední uvolnění podpory
29. 2. 2024
Dodání dat do CEP
Důvěrnost údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Systémové označení dodávky dat
CEP25-GA0-GA-R
Datum dodání záznamu
12. 3. 2025
Finance
Celkové uznané náklady
9 328 tis. Kč
Výše podpory ze státního rozpočtu
9 175 tis. Kč
Ostatní veřejné zdroje financování
153 tis. Kč
Neveřejné tuz. a zahr. zdroje finan.
0 tis. Kč
Uznané náklady
9 328 tis. Kč
Statní podpora
9 175 tis. Kč
0%
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
OECD FORD
Electrochemistry (dry cells, batteries, fuel cells, corrosion metals, electrolysis)
Doba řešení
01. 04. 2021 - 31. 03. 2024