纽约大学坦登工程学院的研究人员在氧化还原流海水淡化（RFD）方面取得了重大突破，这是一种新兴的电化学技术，可以将海水转化为饮用水，还可以存储负担得起的可再生能源。

在一篇论文中发表在细胞报告物理科学由化学和生物分子工程教授、DC-MUSE（利用可持续电气化实现化学制造脱碳）主任 André Taylor 博士领导的纽约大学 Tandon 团队将 RFD 系统的盐去除率提高了约 20%，同时降低了能源需求通过优化流体流速。

RFD 具有多种优势。这些系统提供了一种可扩展且灵活的方法储能，实现间歇性可再生能源的高效利用活力太阳能和风能等能源。RFD 还承诺为全球水危机提供全新的解决方案。

泰勒说：“通过无缝整合能源储存和海水淡化，我们的愿景是创造一种可持续且高效的解决方案，不仅满足对淡水不断增长的需求，而且支持环境保护和可再生能源整合。”

RFD 既可以减少对传统电网的依赖，也可以促进向碳中性和环保的海水淡化过程的过渡。此外，氧化还原液流电池与海水淡化技术的集成提高了系统效率和可靠性。

氧化还原液流电池具有在丰沛时期储存多余能量并在需求高峰时释放能量的固有能力，与海水淡化过程中波动的能量需求无缝匹配。

泰勒说：“这个项目的成功归功于该论文的第一作者、纽约大学坦登化学和生物分子工程博士生斯蒂芬·阿克维·麦克林的聪明才智和毅力。”“他利用纽约大学创客空间提供的先进 3D 打印技术设计系统架构，展示了非凡的技能。”

该系统的复杂之处在于将进入的海水分为两股：盐化流（见上图，CH 2）和淡化流（见上图，CH 3）。另外两个通道容纳电解质和氧化还原分子（上图，A）。这些通道通过阳离子交换膜 (CEM) 或阴离子交换膜 (AEM) 有效分隔。

在 CH 4 中，电子从阴极提供给氧化还原分子，提取 Na⁺从 CH 3 扩散。氧化还原分子和 Na⁺然后被传输到 CH 4，其中电子从氧化还原分子提供到阳极，Na⁺允许扩散到 CH 2 中。在此总体势下，Cl^-离子从 CH 3 通过 AEM 移动到 CH 2，形成浓缩盐水流。因此，CH 3 产生淡水流。

“我们可以通过以单程或批量模式运行系统来控制进入的海水停留时间以生产饮用水，”麦克林说。

在相反的操作中，盐水和淡水混合，储存的化学能可以转化为可再生电力。从本质上讲，RFD 系统可以充当一种独特形式的“电池”，捕获过剩的能量由太阳能和风能储存。

这种储存的能量可以按需释放，在需要时为其他电力来源提供多功能且可持续的补充。RFD 系统的双重功能不仅展示了其在海水淡化方面的潜力，而且还展示了其作为可再生能源解决方案的创新贡献者的潜力。

虽然需要进一步研究，但纽约大学 Tandon 团队的研究结果表明，一条通往更具成本效益的 RFD 流程的充满希望的途径——是全球寻求增加饮用水的关键进步。作为气候变化和人口增长随着水资源短缺问题的加剧，更多地区面临水资源短缺的问题，这突显了创新、高效的海水淡化方法的重要性。

这项研究与 DC-MUSE（利用可持续电气化实现化学制造脱碳）的使命无缝契合，DC-MUSE 是纽约大学 Tandon 建立的一项合作计划。DC-MUSE 致力于推进研究活动，通过利用可再生能源来减少化学过程对环境的影响。目前的研究建立在泰勒在可再生能源领域的广泛工作基础上，最近的重点是储存可持续生产的能源以供非高峰时段使用。