High‐Efficiency and Carbon‐Lean Electrochemical Desalination Enabled by Nucleophilic Engineering of Organic Molecular Electrode

电容去离子 海水淡化 电化学 海水 吸附 水能关系 碳纤维 环境科学 材料科学 工艺工程 地热脱盐 纳米技术 水处理 化学工程 金属有机骨架 环境工程 碳足迹 能源消耗 活性炭 电极 化学能 废物管理 化学 储能
作者
Haoran Xu,Minjie Shi,Yujie Cui,Bei Li,Jing Jin,Xinyue Zhang,Jun Yang,Hongjian Zhou
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/ange.3705803
摘要

ABSTRACT The worsening global freshwater crisis positions seawater desalination as a critical solution. However, conventional desalination technologies remain constrained by a persistent sustainability trilemma involving high energy consumption, chemical reliance, and substantial carbon emissions. Here, we present an electrochemical strategy that overcomes these constraints by delivering high‐performance desalination behaviors while generating substantial environmental and energy benefits. Our approach utilizes a molecularly nucleophilic‐engineered dinitro‐functionalized pyrenephenazine (PPZ‐2NO 2 ) organic electrode integrated in a capacitive deionization (CDI) cell, enabling real seawater desalination. The electron‐withdrawing nitro groups precisely modulate the electronic structure and electrochemical activity of the PPZ‐2NO 2 electrode, unlocking the full utilization of redox‐active sites. The resulting organic‐based CDI configuration possesses high salt ion adsorption capacity and ultrafast rate under low‐voltage operation without chemical additives. The validation at module scale demonstrates practical viability, producing industrial‐grade freshwater at a 97.2% yield ratio in compliance with World Health Organization (WHO) criteria, while achieving an exceptional seawater desalination capacity of 349.91 mg g −1 . Furthermore, the process operates with low energy consumption and a carbon footprint of only 0.147 t CO 2 eq per ton of salt removed, which is ∼61.18% lower than state‐of‐the‐art technologies. This work offers a molecular‐level design for carbon‐lean electrochemical desalination toward sustainable water‐energy integration.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
活力鸡完成签到,获得积分10
刚刚
嘉佳完成签到,获得积分10
刚刚
skylar完成签到,获得积分10
刚刚
传奇3应助ytqs采纳,获得10
1秒前
1秒前
Accept2024完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
Jasper应助林间终幕采纳,获得10
1秒前
LZ完成签到,获得积分10
2秒前
LSH970829发布了新的文献求助10
2秒前
漂亮的访冬完成签到,获得积分10
3秒前
健忘抽屉完成签到,获得积分10
4秒前
chi完成签到,获得积分10
5秒前
冻冻妖完成签到,获得积分10
5秒前
stone完成签到,获得积分10
5秒前
CipherSage应助nyfz2002采纳,获得10
5秒前
小明发布了新的文献求助10
5秒前
mrjohn完成签到,获得积分0
5秒前
bulingbuling发布了新的文献求助10
5秒前
Reader发布了新的文献求助10
5秒前
Lucas应助王多鱼采纳,获得10
6秒前
郦映秋完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
能干戎完成签到,获得积分10
7秒前
星河长明完成签到,获得积分10
8秒前
123完成签到,获得积分20
8秒前
liu完成签到,获得积分10
8秒前
和谐井发布了新的文献求助10
9秒前
土豆蔡蔡完成签到,获得积分10
9秒前
CC完成签到,获得积分10
10秒前
Tonald Yang发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
LSH970829完成签到,获得积分10
11秒前
YU完成签到,获得积分10
12秒前
momo完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
啦啦啦完成签到,获得积分10
14秒前
DavidSun完成签到,获得积分10
14秒前
跳跳妈妈完成签到,获得积分10
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 1000
Weaponeering: An Introduction Fourth Edition, Volume 1 1000
Advanced Weaponeering Fourth Edition, Volume 2 1000
Evidence Summary. Injection (subcutaneous):op- timal administration 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7497793
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9088664
关于积分的说明 19384540
捐赠科研通 7108246
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3250264
关于科研通互助平台的介绍 2419703
邀请新用户注册赠送积分活动 2236034