通过通过物理模型分析反向电渗析

反向渗析种的的可能源再生，但但其进行进行分析可能是一一个极极具挑战性的过程。。。将转换能转换转换。为了解决，一一研究研究团队了一种种的的在方法方法在在方法在在^®软件软件模拟了类系统系统他们的物理模型后续的仿真进一步进一步设计反向反向电渗析装置装置提供提供提供意见意见

盐度差作为差作为再生

21世纪，太阳能和燃料可成为满足需求的能源能源能源国际能源署的，2012年13.2％中消耗中％％再生能源能源，2013年，2013年，全球全球年能源能源能源能源能源能源能源能源能源能源能源能源能源能源能源，全球222222202020202020202020202020年这种的促使人们需要更的可再生，并可再生可可可再生

（（（（）（（和太阳能（（））是是再生的两种来源：图片图片图片图片爱达荷州爱达荷州Flickr Creative Commons在CC由2.0下下：图片图片图片由图片Flickr Creative Commons在CC由2.0下获得许可

盐度差能一有潜力的再生。盐度，也。，也也。。渗透渗透，，是是渗透的。这能量可使选择性选择性膜膜渗透，并自选择性膜膜选择性膜渗透并并膜膜膜两两侧的的的溶液溶液浓度相浓度相浓度相等等等由于由于由于这个这个这个盐盐，因此可以容易获得盐度差能。。。。，盐度盐度²释放量为为，不会有毒污染性污染性，只污染性污染性产生等等

但是，我们如何这呢？，我们下面？并并讨论种种电电

利用利用差能的电渗析渗析

在过程，水流会通过一种性渗透膜从中提取另另一一种种种提取提取相同相同相同能量的的是是膜膜膜种种交换提取盐度差能差能的

为了过程，我们电电将将将一。电池和和和盐水盐水溶液溶液通过电池通过通过通过溶液通过溶液通过在离子交换（膜（具有（），，，两两的浓度差会在个上上。。正如可以将将电池电池串联串联起来起来以以组合的它们的的，电池电压的的电池总电压。

G. Battaglia，L.Gurreri，F.Santoro，A.Cipollina，A.Tamburini，G.Micale和M.Ciofalo拍摄2016年comsol用户用户年会演讲的。

反向电包括和和电化学传输等个物理现象此过程过程过程可能可能很很，因为困难可能可能可能可能可能过程过程过程可能过程过程可能因为因为它因为因为因为它需要它一需要一一个个个具有具有具有具有特性Palermo University of Palermo University）的的的人员人员人员借助人员借助人员研究人员研究研究

设计设计模型以分析反向单元

为了为了，研究研究创建一个的单单元（（（（（（（（（的的的的的

• （aem），因为阴交换交换离子交换膜膜膜在阴离子交换的中间被
• 浓溶液
• （CEM）
• 稀溶液

下面的电池对的，包括对，包括尺寸。，为了，为了，为了，选取，选取1.2mm的的的计算域作为作为作为

计算域计算域。图片图片图片

0.3〜5cm/s，1ATM（个速度速度速度速度速度个个个个个个个个个）m nacl，0.005〜0.5 〜0.5 m nacl。。设置满足功率功率输出的的理想理想。浓度这些这些这些这些条件浓度这些浓度这些浓度条件浓度（使用（浓盐水浓盐水）（（（使用））再生再生浓缩溶液

它们膜均质且各向的的，没有的，没有。。。数据来中固定电荷的。为了为了求解离子与与的的的的电压，研究电压的的的的的的的的浓缩室之间之间，研究研究研究人员人员研究研究研究人员研究人员人员人员人员添加添加添加添加添加人员添加添加添加添加添加添加了了了了添加了了了了用户定义定义定义定义定义定义定义的贡献。

分析分析使用种不同单元配置评估典型设计设计。。。通常。，出于，这些，这些结构，这些配置可能可能，分别

1. 无隔片无隔片
2. 非导电圆形
3. 非导电方形
4. 异型膜

研究中的类型的电池几何。。，前前前前三个个包括包括包括平膜平膜平膜。。。。。图片图片图片图片，摘自摘自2016年comsol用户用户年会的的的。

在comsol多物理学^®中评估仿真

所有这些都是稳态条件条件下下下℃℃的温度的的。：

1. 求解系统的流体动力
2. 求解系统内发生的电化学
3. 使用前个解作为，一起一起求解两物理场

流体动力

首先，查看不同构型速度速度图，1cm/s的的的入口入口速度。与无隔片通道通道通道质量传递异型膜异型膜，与与交换膜交换膜更大。。但是大。。。大大。大。大大大大大大大更更大大大大大更大更大大大大大大大大

G. Battaglia，L.Gurreri，F.Santoro，A.Cipollina，A.Tamburini，G.MiCale和M.ciofalo拍摄

电化学传输

然后，查看查看了隔片通道电池对对浓度曲线图曲线图在此此。在此。。此曲线图曲线图曲线图曲线图对的的的的的浓度浓度对的对对对的的的的的的的浓度的对对对对对对对对对对对对对对的对电池的电池对电池电池对⁺）和氯离子氯离子氯离子^-）的，以的，在。，在在，它们，它们它们膜的差异量

G. Battaglia，L.Gurreri，F.Santoro，A.Cipollina，A.Tamburini，G.Micale和M.ciofalo拍摄会论文。

下图显示各外部下的的电势开路在在开路开路时在开路在开路开路开路最最（（域内部浓度，这这电池产生。电流电流电流电流电流电流电流

另一，当电路时发生发生。下下下，电流流种，电流流电池电池电池也会扩散扩散，从而从而膜电位在在短路短路短路（短路短路短路短路短路情况情况

不同电路条件无隔片通道的电池对的的电势曲线曲线曲线图片。。图片。慕尼黑comsol用户用户年会论文论文

从上图，我们还看到膜内欧姆产生压降的压降的的压降的的，而而显着显着显着，0.5m的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的最大。，在在高导电性电性电性的，压降溶液，压降压降，压降可

：电导率的：电导率​​电导率电导率电导率更几何中电流电流密度密度的轮廓轮廓的轮廓轮廓轮廓轮廓轮廓的轮廓的例如例如例如异型膜异型膜。电流电流密度密度倾向于倾向于采取性更的，而不是，从而是通过膜通过电池部分的的利用率不足不足。当当稀释溶液中中中的和和和和

（（（（））（（（（（）））L.Gurreri，F.Santoro，A.Cipollina，A.Tamburini，G.Micale和M.Ciofalo拍摄

灵敏度灵敏度

接下来，我们看看灵敏度的的的结果。

不同/通道/通道通道配置配置电池电池电池对电阻。图片图片图片图片用户年会论文

仿真表明，电池对稀释的增加降低。这可以可以溶液较较较高高电导率的电导率电导率。在高高高高浓度浓度下的导电提供。只有当稀释稀释的浓缩液液小于小于或或小于小于小于液液液小于液液液，异型膜时液小于小于液小于

在中，我们我们了不同配置稀释浓度的的净密度密度。。这这这这既考虑了了了电池输送输送输送输送密度密度中中。0.01m的的稀释，4.4W/m²（（（（））的隔片（尤其是（尤其是（尤其是（的的配置具有大大的流阻流阻流阻流阻和和，从而和流阻的的的的大大大大大大大大大大大的的可可空通道工艺性能性能

各种/通道/通道通道通道配置最大最大功率功率功率密度密度密度。。图片。慕尼黑comsol用户用户年会论文论文

通过将显示配置的，上述配置配置的可设计人员确定确定其通道通道通道的最佳最佳最佳组件，，几何几何几何形状和和条件。。不不如果

仿真仿真反向渗析装置的的设计

为了使电成为一一更更的再生能源能源能源的的的，我们我们的能源能源的的再生能源能源再生能源能源我们我们我们我们需要需要需要需要拥有拥有能够能够能够准确准确准确准确执行复杂复杂准确执行复杂复杂复杂分析分析分析复杂复杂复杂分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析分析的的的的的的的分析分析的它通过提供物理场问题的功能应对应对这一挑战

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