Investigadores de la Escuela de Ingeniería Tandon de la Universidad de Nueva York lograron un gran avance en la desalinización por flujo redox (RFD), una técnica electroquímica emergente que puede convertir el agua de mar en agua potable y también almacenar energía renovable asequible.

en un papelpublicadoenInformes Celulares Ciencias Físicas, el equipo Tandon de la Universidad de Nueva York dirigido por el Dr. André Taylor, profesor de ingeniería química y biomolecular y director de DC-MUSE (Descarbonización de la fabricación de productos químicos mediante electrificación sostenible), aumentó la tasa de eliminación de sal del sistema RFD en aproximadamente un 20 % y redujo sudemanda de energíaoptimizando los caudales de fluido.

RFD ofrece múltiples beneficios.Estos sistemas proporcionan un enfoque escalable y flexible paraalmacenamiento de energía, permitiendo la utilización eficiente de energías renovables intermitentes.energíafuentes como la solar y la eólica.RFD también promete una solución completamente nueva a la crisis mundial del agua.

"Al integrar perfectamente el almacenamiento de energía y la desalinización, nuestra visión es crear una solución sostenible y eficiente que no sólo satisfaga la creciente demanda de agua dulce sino que también defienda la conservación del medio ambiente y la integración de energías renovables", afirmó Taylor.

La RFD puede reducir la dependencia de las redes eléctricas convencionales y también fomentar la transición hacia un proceso de desalinización del agua neutro en carbono y ecológico.Además, la integración de baterías de flujo redox con tecnologías de desalinización mejora la eficiencia y confiabilidad del sistema.

La capacidad inherente de las baterías de flujo redox para almacenar el exceso de energía durante períodos de abundancia y descargarla durante los picos de demanda se alinea perfectamente con los requisitos energéticos fluctuantes de los procesos de desalinización.

"El éxito de este proyecto se atribuye al ingenio y la perseverancia de Stephen Akwei Maclean, el primer autor del artículo y candidato a doctorado en ingeniería química y biomolecular de NYU Tandon", dijo Taylor."Demostró una habilidad excepcional al diseñar la arquitectura del sistema utilizando tecnología avanzada de impresión 3D disponible en NYU Maker Space".

Las complejidades del sistema implican la división del agua de mar entrante en dos corrientes: la corriente de salinización (ver imagen de arriba, CH 2) y la corriente de desalinización (imagen de arriba, CH 3).Dos canales adicionales albergan el electrolito y la molécula redox (imagen de arriba, A).Estos canales están efectivamente separados por una membrana de intercambio catiónico (CEM) o una membrana de intercambio aniónico (AEM).

En CH 4, los electrones se suministran desde el cátodo a la molécula redox, extrayendo Na⁺que difunde desde CH 3. La molécula redox y Na⁺luego se transportan a CH 4, donde se suministran electrones al ánodo desde las moléculas redox, y Na⁺se permite difundir en CH 2. Bajo este potencial general, Cl^-Los iones se mueven desde CH 3 a través del AEM hasta CH 2, formando la corriente de salmuera concentrada.En consecuencia, el CH 3 genera la corriente de agua dulce.

"Podemos controlar el tiempo de residencia del agua de mar entrante para producir agua potable operando el sistema en un solo paso o en modo por lotes", dijo Maclean.

En la operación inversa, donde se mezclan la salmuera y el agua dulce, la energía química almacenada se puede convertir en electricidad renovable.En esencia, los sistemas RFD pueden servir como una forma única de "batería", capturandoexceso de energíaalmacenados a partir de fuentes solares y eólicas.

Esta energía almacenada puede liberarse según sea necesario, proporcionando un complemento versátil y sostenible a otras fuentes de electricidad cuando sea necesario.La doble funcionalidad del sistema RFD muestra su potencial no sólo en la desalinización sino también como un contribuyente innovador a las soluciones de energía renovable.

Si bien se justifica realizar más investigaciones, los hallazgos del equipo de NYU Tandon señalan una vía prometedora hacia un proceso de RFD más rentable, un avance crítico en la búsqueda global de mayor agua potable.Comocambio climáticoycrecimiento demográficointensificarse, más regiones se enfrentan a la escasez de agua, lo que subraya la importancia de los métodos de desalinización innovadores y eficientes.

Esta investigación se alinea perfectamente con la misión de DC-MUSE (Descarbonización de la fabricación de productos químicos mediante electrificación sostenible), una iniciativa de colaboración establecida en NYU Tandon.DC-MUSE se compromete a promover actividades de investigación que disminuyan el impacto ambiental de los procesos químicos mediante la utilización de energía renovable.El estudio actual se basa en el extenso trabajo de Taylor en energía renovable, con un énfasis reciente en el almacenamiento de energía producida de manera sostenible para su utilización durante las horas de menor actividad.