Bases y perspectivas de la combinación de enfoques de modelado de electroadsorción para la desionización capacitiva
Autores: Nordstrand, Johan; Dutta, Joydeep
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 7
Citaciones: Sin citaciones
La adsorción electroquímica, electroadsorción, está en el núcleo de las tecnologías para la desalinización de agua, la producción de energía y el almacenamiento de energía utilizando capacitores electrolíticos. La modelización puede ser crucial para entender y optimizar estos dispositivos, y por lo tanto se han tomado diferentes enfoques para desarrollar múltiples modelos, que se han aplicado para explicar el rendimiento de los dispositivos de desionización capacitiva (CDI) para la desalinización de agua. Aquí, primero discutimos la física subyacente de la electroadsorción y explicamos las similitudes fundamentales entre los modelos sugeridos. Se comparan tres modelos de CDI, a saber, el modelo de Donnan modificado (mD), el modelo de circuito de Randles y el modelo dinámico de Langmuir (DL) propuesto recientemente, en términos de enfoques de modelización. Crucialmente, la base física común de los modelos permite mejorarlos incorporando elementos y herramientas de simulación de los otros modelos. Como prueba de concepto, el rendimiento del circuito de Randles se mejora significativamente al incorporar un elemento de modelización del modelo mD y una herramienta de implementación del modelo DL (capacitancia dependiente de la carga e identificación del sistema, respectivamente). Estos principios se validan con precisión utilizando datos de informes en la literatura que muestran perspectivas significativas en la combinación de elementos y herramientas de modelización para describir adecuadamente los resultados obtenidos en estos experimentos.
Descripción
La adsorción electroquímica, electroadsorción, está en el núcleo de las tecnologías para la desalinización de agua, la producción de energía y el almacenamiento de energía utilizando capacitores electrolíticos. La modelización puede ser crucial para entender y optimizar estos dispositivos, y por lo tanto se han tomado diferentes enfoques para desarrollar múltiples modelos, que se han aplicado para explicar el rendimiento de los dispositivos de desionización capacitiva (CDI) para la desalinización de agua. Aquí, primero discutimos la física subyacente de la electroadsorción y explicamos las similitudes fundamentales entre los modelos sugeridos. Se comparan tres modelos de CDI, a saber, el modelo de Donnan modificado (mD), el modelo de circuito de Randles y el modelo dinámico de Langmuir (DL) propuesto recientemente, en términos de enfoques de modelización. Crucialmente, la base física común de los modelos permite mejorarlos incorporando elementos y herramientas de simulación de los otros modelos. Como prueba de concepto, el rendimiento del circuito de Randles se mejora significativamente al incorporar un elemento de modelización del modelo mD y una herramienta de implementación del modelo DL (capacitancia dependiente de la carga e identificación del sistema, respectivamente). Estos principios se validan con precisión utilizando datos de informes en la literatura que muestran perspectivas significativas en la combinación de elementos y herramientas de modelización para describir adecuadamente los resultados obtenidos en estos experimentos.