在过去的几年中，伊利诺伊大学的研究人员凯尔史密斯(Kyle Smith)证明了他在海水淡化领域日益增长的专业知识，他的研究成果可以解决全球清洁水源减少的迫切需要。

现在，在国家科学基金会资助的新出版物和新研究项目的支持下，他继续在他备受赞誉的工作基础上开发盐水去离子的新方法。

本周发表在《水研究》杂志上的论文“导电添加剂对绝缘颗粒多孔流通电极传输特性的影响及其对法拉第去离子的优化”证明了替代水资源用于节能和海水淡化的有前景的结果。史密斯的最新工作由他的博士生埃里克里尔(Eric Real)领导，涉及一种去离子设备，该设备可以使用一种嵌入材料(一种常用于可充电电池的材料)可逆地存储和释放阳离子。

这项工作特别解决了循环插层材料的挑战，这种材料具有快速的电子、离子和流体传输速率，很难在单个系统中同时实现。

他的团队制作了包含绝缘普鲁士蓝模拟粒子的优化电极，并将其用于实验性的具有对称电极的阳离子嵌入脱盐(CID)电池。他们见证了在过去的CID演示中，在相似的能耗水平下，脱盐率提高了近10倍。

“电化学水处理设备需要较高的除盐率，因为如果能更快地除盐，就可以建造更小的单元来实现相同的处理水总产量。根据这一想法，对于固定水平的水生产率，建造一个系统的资本成本将更低，”史密斯说。“图片来源：凯尔史密斯。

在他新的为期三年的NSF资助的研究项目“通过插层反应实现最小盐水排放的海水淡化”中，Smith将使用电池材料来克服反渗透(RO)海水淡化过程中产生的废盐水的限制。)。盐水处理有很大的环境可持续性问题，包括注入地球时地震的增加和排入水体时对水生生态系统的损害。

虽然反渗透盐水的生产取决于所使用的压力驱动力(从而施加了机械限制)，但Smith计划使用电场来浓缩盐离子，他建议盐可以在溶液中浓缩到接近饱和的水平。

伊利诺伊大学此前在2016年报告称，史密斯发现了一种可以为电子设备充电的技术，从而为咸海提供了淡水。他开发了一种新的设备——一种充满盐水的电池，电流通过其中——使用去离子水，能量尽可能小。这项工作位列2016年《电化学学会杂志》阅读量最高的10篇文章。

仅仅一年后，2017年，史密斯和他的团队进一步采用海水淡化，专注于新材料，并与欧洲水技术卓越中心Wetsus合作，提高该过程的经济可行性和能效。他们创造了一种类似电池的装置，使用的电极材料不仅可以去除钠离子，还可以去除钾、钙、镁等。-这是一项重要的技术改进，因为盐水和微咸水通常含有钾、氯化钙和氯化锰等其他盐类的混合物。

这项工作发表在《电化学学报》上。

目前的实验工作还遵循了史密斯和他的学生使用的电化学传输的计算模型，以指导基于电池的海水淡化电池的设计。最近，他们的团队还利用量子力学模型，结合实验和热力学分析，了解了他们海水淡化电池中使用的电池材料如何吸收原子钠、镁和钙。

最近，史密斯获得了2018年ISE-Elsevier应用电化学奖——这个奖项完全基于他对基于电池的海水淡化装置、锂离子电池和液流电池的数学建模。