Pseudocapacitive Coating for Effective Capacitive Deionization
Source abstract
Abstract
Capacitive deionization (CDI) features a low-cost and energy-efficient desalination approach based on electrosorption of saline ions. To enhance the salt electrosorption capacity of CDI electrodes, we coat ion-selective pseudocapacitive layers (MnO2 and Ag) onto porous carbon electrodes (activated carbon cloth) with only minimal use of a conductive additive and a polymer binder (<1 wt % in total). Optimized pseudocapacitive electrodes result in excellent single-electrode specific capacitance (>300 F/g) and great cell stability (70% retention after 500 cycles). A CDI cell out of these pseudocapacitive electrodes yields as high charge efficiency as 83% and a remarkable salt adsorption capacity up to 17.8 mg/g. Our finding of outstanding CDI performance of the pseudocapacitive electrodes with no use of costly ion-exchange membranes highlights the significant role of a pseudocapacitive layer in the electrosorption process.
Source: europepmc · Quality: candidate unverified · Source record ↗
Research context
OpenAlex topics: Membrane-based Ion Separation Techniques · Supercapacitor Materials and Fabrication · Membrane Separation Technologies
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Nanoscience for Energy Technology and Sustainability, Department of Mechanical and Process Engineering, Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich, Tannenstrasse 3, Zürich CH-8092, Switzerland
Funding
Schweizerischer Nationalfonds zur F?rderung der Wissenschaftlichen Forschung
References (58)
Show source-provided references
1. 10.1038/nature0659910.1038/nature06599 ↗
2. 10.1016/j.desal.2013.08.01710.1016/j.desal.2013.08.017 ↗
3. 10.1088/0957-4484/22/29/29200110.1088/0957-4484/22/29/292001 ↗
4. 10.1016/j.desal.2015.01.04110.1016/j.desal.2015.01.041 ↗
5. 10.1016/j.desal.2007.08.00510.1016/j.desal.2007.08.005 ↗
6. 10.1021/ba-1960-0027.ch02010.1021/ba-1960-0027.ch020 ↗
7. Farmer J. C. · J. Electrochem. Soc. · 1996 · 143 · 15910.1149/1.1836402 ↗
8. 10.1039/c3ta10681k10.1039/c3ta10681k ↗
9. 10.1039/c2jm32207b10.1039/c2jm32207b ↗
10. 10.1016/j.seppur.2009.10.02610.1016/j.seppur.2009.10.026 ↗
11. 10.1016/j.electacta.2016.12.06910.1016/j.electacta.2016.12.069 ↗
12. 10.1016/j.watres.2013.01.02510.1016/j.watres.2013.01.025 ↗
13. 10.1021/am201683j10.1021/am201683j ↗
14. 10.1039/C5CC03999A10.1039/C5CC03999A ↗
15. 10.1002/cssc.20150016610.1002/cssc.201500166 ↗
16. 10.1016/j.carbon.2017.06.07710.1016/j.carbon.2017.06.077 ↗
17. 10.1021/acsami.6b0865810.1021/acsami.6b08658 ↗
18. 10.1021/acsami.7b0271210.1021/acsami.7b02712 ↗
19. 10.1039/C5TA10680J10.1039/C5TA10680J ↗
20. 10.1039/C7CC03424E10.1039/C7CC03424E ↗
21. 10.1039/C5EE00519A10.1039/C5EE00519A ↗
22. 10.1039/C6TA06733F10.1039/C6TA06733F ↗
23. 10.1039/C7TA02653F10.1039/C7TA02653F ↗
24. 10.1038/nmat229710.1038/nmat2297 ↗
25. 10.1021/acssuschemeng.6b0097410.1021/acssuschemeng.6b00974 ↗
26. 10.1016/j.desal.2011.03.04410.1016/j.desal.2011.03.044 ↗
27. 10.1039/C4RA09948F10.1039/C4RA09948F ↗
28. 10.1016/j.electacta.2016.12.06010.1016/j.electacta.2016.12.060 ↗
29. 10.1016/j.electacta.2016.04.05610.1016/j.electacta.2016.04.056 ↗
30. 10.1039/C4EE02378A10.1039/C4EE02378A ↗
31. 10.1021/nl203889e10.1021/nl203889e ↗
32. 10.1016/j.desal.2016.07.02910.1016/j.desal.2016.07.029 ↗
33. 10.1016/j.desal.2017.08.01010.1016/j.desal.2017.08.010 ↗
34. 10.1016/j.memsci.2013.04.02210.1016/j.memsci.2013.04.022 ↗
35. 10.1016/j.watres.2009.10.01710.1016/j.watres.2009.10.017 ↗
36. 10.1016/j.electacta.2014.03.08610.1016/j.electacta.2014.03.086 ↗
37. 10.1016/j.desal.2016.03.01910.1016/j.desal.2016.03.019 ↗
38. 10.1021/nl202663510.1021/nl2026635 ↗
39. 10.1016/j.jpowsour.2015.06.05110.1016/j.jpowsour.2015.06.051 ↗
40. 10.1021/jp710878510.1021/jp7108785 ↗
41. 10.1039/c3ta01089a10.1039/c3ta01089a ↗
42. 10.1039/C4NJ02196G10.1039/C4NJ02196G ↗
43. 10.1016/j.aca.2009.06.05910.1016/j.aca.2009.06.059 ↗
44. Bélanger D. · Electrochemical Society Interface · 2008 · 17 · 4910.1149/2.F07081IF ↗
45. 10.1016/j.electacta.2010.01.00410.1016/j.electacta.2010.01.004 ↗
46. 10.1039/C5RA26210K10.1039/C5RA26210K ↗
47. 10.1002/adfm.20110005810.1002/adfm.201100058 ↗
48. 10.1002/aenm.20110026110.1002/aenm.201100261 ↗
49. 10.1016/S0009-2614(00)01162-310.1016/S0009-2614(00)01162-3 ↗
50. 10.1021/acsnano.6b0021810.1021/acsnano.6b00218 ↗
51. 10.1021/nn203085j10.1021/nn203085j ↗
52. 10.1039/c3cp50919b10.1039/c3cp50919b ↗
53. 10.1021/acs.jpcc.5b1172210.1021/acs.jpcc.5b11722 ↗
54. 10.1016/j.desal.2010.03.02010.1016/j.desal.2010.03.020 ↗
55. 10.1021/jp204748610.1021/jp2047486 ↗
56. 10.1016/j.jelechem.2016.07.00110.1016/j.jelechem.2016.07.001 ↗
57. 10.1016/j.watres.2017.05.00910.1016/j.watres.2017.05.009 ↗
58. 10.1016/j.carbon.2017.02.05410.1016/j.carbon.2017.02.054 ↗