SỞ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ NGHỆ AN
Nghiên cứu dòng chảy điện động gần màng trao đổi ion và ảnh hưởng của nó tới hiệu suất của thiết bị tách muối ứng dụng công nghệ phân cực ion
Trong giai đoạn từ 2017 đến 2019, Tiến sĩ Phạm Văn Sang và đồng nghiệp tại Đại học Bách Khoa Hà Nội đã thực hiện một dự án nghiên cứu về "Nghiên cứu luồng điện động gần màng trao đổi ion và tác động của nó đến hiệu suất của các thiết bị tách muối sử dụng công nghệ cực kỳ hóa ion."
Dự án nhằm khám phá và đánh giá tác động của luồng điện động gần màng trao đổi ion đến hiệu suất của màng và thiết bị tách muối. Họ cũng nhằm phát triển một chương trình mô phỏng số có thể giải quyết các phương trình phi tuyến của hệ thống Poison-Nernst-Planck-Navier-Stokes trong không gian 2D và 3D. Nhóm đã áp dụng chương trình để mô phỏng các trạng thái dòng chảy khác nhau trong dung dịch điện phân gần màng trao đổi ion. Họ phân tích kết quả mô phỏng số để hiểu và đánh giá các vai trò và tác động của các yếu tố khác nhau như kích thước hình học, điện tích tự do trong màng, trường điện, mật độ dòng qua màng, cực kỳ hóa ion của màng, tiêu thụ năng lượng cho quá trình tách ion và hiệu suất tách muối của thiết bị. Dựa trên các kết quả nghiên cứu của họ, họ đề xuất các giải pháp để cải thiện khả năng dẫn điện của màng trao đổi ion, giảm điện trở làm việc và tăng hiệu suất tách muối của thiết bị.
Họ cũng nhằm kết nối với các nhà nghiên cứu trẻ có khả năng chuyên nghiệp cao để tham gia nghiên cứu của họ và hình thành một nhóm nghiên cứu mạnh trong lĩnh vực tính toán số và mô phỏng số.
Sau hai năm nghiên cứu, dự án đã đạt được các kết quả sau:
Đội ngũ nghiên cứu đã thành công trong việc phát triển một chương trình mô phỏng số hoàn chỉnh để mô hình hóa vận chuyển ion trong hệ thống điện hóa. Chương trình có thể phân phối ion, biến dạng của dòng chảy và các thông số khác của hệ thống tách muối. Nó cho phép mô phỏng chi tiết quá trình tách muối và tiêu thụ năng lượng trong hệ thống tách muối, tạo ra một công cụ hiệu quả cho nghiên cứu, phân tích và đánh giá công nghệ phân cực ion dựa trên hệ thống tách muối.
Đội ngũ nghiên cứu cũng đã thành công trong việc phát triển phương pháp nhúng ranh giới cho hệ phương trình Poison-Nernst-Planck, được áp dụng đồng thời cho biến số nồng độ muối và trường điện. Phương pháp này đã được sử dụng rộng rãi trong việc giải hệ phương trình Navier-Stokes. Tuy nhiên, đây là lần đầu tiên phương pháp này được áp dụng thành công cho hệ phương trình Poison-Nernst-Planck. Đây là một kết quả mới đáng kể đã được nộp đăng bài cho tạp chí ISI để xem xét.
Sử dụng chương trình mô phỏng, nhóm nghiên cứu đã điều tra và phân tích hiệu suất tách muối của hệ thống tách muối dựa trên màng trao đổi ion để cải thiện hiệu quả của nó. Họ phát hiện rằng hiệu suất của cấu trúc màng là rất quan trọng để nâng cao hiệu suất của hệ thống.
Tổng thể, dự án nghiên cứu này cung cấp một hiểu biết toàn diện về dòng điện động lực gần màng trao đổi ion và tác động của nó đến hiệu suất tách muối của các thiết bị dựa trên công nghệ phân cực ion. Các kết quả có thể đóng góp cho việc phát triển công nghệ tách muối hiệu quả và tiết kiệm chi phí trong tương lai./.
Dự án nhằm khám phá và đánh giá tác động của luồng điện động gần màng trao đổi ion đến hiệu suất của màng và thiết bị tách muối. Họ cũng nhằm phát triển một chương trình mô phỏng số có thể giải quyết các phương trình phi tuyến của hệ thống Poison-Nernst-Planck-Navier-Stokes trong không gian 2D và 3D. Nhóm đã áp dụng chương trình để mô phỏng các trạng thái dòng chảy khác nhau trong dung dịch điện phân gần màng trao đổi ion. Họ phân tích kết quả mô phỏng số để hiểu và đánh giá các vai trò và tác động của các yếu tố khác nhau như kích thước hình học, điện tích tự do trong màng, trường điện, mật độ dòng qua màng, cực kỳ hóa ion của màng, tiêu thụ năng lượng cho quá trình tách ion và hiệu suất tách muối của thiết bị. Dựa trên các kết quả nghiên cứu của họ, họ đề xuất các giải pháp để cải thiện khả năng dẫn điện của màng trao đổi ion, giảm điện trở làm việc và tăng hiệu suất tách muối của thiết bị.
Họ cũng nhằm kết nối với các nhà nghiên cứu trẻ có khả năng chuyên nghiệp cao để tham gia nghiên cứu của họ và hình thành một nhóm nghiên cứu mạnh trong lĩnh vực tính toán số và mô phỏng số.
Sau hai năm nghiên cứu, dự án đã đạt được các kết quả sau:
Đội ngũ nghiên cứu đã thành công trong việc phát triển một chương trình mô phỏng số hoàn chỉnh để mô hình hóa vận chuyển ion trong hệ thống điện hóa. Chương trình có thể phân phối ion, biến dạng của dòng chảy và các thông số khác của hệ thống tách muối. Nó cho phép mô phỏng chi tiết quá trình tách muối và tiêu thụ năng lượng trong hệ thống tách muối, tạo ra một công cụ hiệu quả cho nghiên cứu, phân tích và đánh giá công nghệ phân cực ion dựa trên hệ thống tách muối.
Đội ngũ nghiên cứu cũng đã thành công trong việc phát triển phương pháp nhúng ranh giới cho hệ phương trình Poison-Nernst-Planck, được áp dụng đồng thời cho biến số nồng độ muối và trường điện. Phương pháp này đã được sử dụng rộng rãi trong việc giải hệ phương trình Navier-Stokes. Tuy nhiên, đây là lần đầu tiên phương pháp này được áp dụng thành công cho hệ phương trình Poison-Nernst-Planck. Đây là một kết quả mới đáng kể đã được nộp đăng bài cho tạp chí ISI để xem xét.
Sử dụng chương trình mô phỏng, nhóm nghiên cứu đã điều tra và phân tích hiệu suất tách muối của hệ thống tách muối dựa trên màng trao đổi ion để cải thiện hiệu quả của nó. Họ phát hiện rằng hiệu suất của cấu trúc màng là rất quan trọng để nâng cao hiệu suất của hệ thống.
Tổng thể, dự án nghiên cứu này cung cấp một hiểu biết toàn diện về dòng điện động lực gần màng trao đổi ion và tác động của nó đến hiệu suất tách muối của các thiết bị dựa trên công nghệ phân cực ion. Các kết quả có thể đóng góp cho việc phát triển công nghệ tách muối hiệu quả và tiết kiệm chi phí trong tương lai./.
(TH) Trần Lâm
Nguồn: Sưu tầm
Ý kiến bạn đọc
Bạn cần đăng nhập với tư cách là Thành viên chính thức để có thể bình luận
Thống kê truy cập
- Đang truy cập2466
- Hôm nay208,155
- Tháng hiện tại1,100,243
