就电化学离子泵的结构而言，其电极设计和工作方式有以下创新：

首先，在系统结构上，电化学离子泵具有对称和非对称两种电极排列方式，可以通过继电器控制电路开关，从而实现离子的单向传输。特别是在多电极电化学离子泵中，可以采用多个独立的低压电源来提供电极之间的电位差，从而有利于系统扩展。

其次，电化学离子泵通过采用复合电极，不仅可以实现离子的暂时储存和单向传输，而且还具有较高的电导率，可以更好地实现溶液分离，促进离子的快速传输。

第三，电化学离子泵上的每个工作电极可以在充电回路和放电回路之间交替工作。因此，电化学离子泵的电路开关频率非常高，这使得电化学离子泵电极可以在很窄的饱和范围内进行充放电，从而有助于减少不必要的副反应，并有助于减少电极溶液界面。浓差极化。

同时，电化学离子泵的工作电极要求吸附能力较低。因此，在电极的设计中，研究人员可以专注于开发与分离过程更相关的特性。

实验结果证明，电化学离子泵的脱盐性能不仅远高于传统电吸附技术，而且与电渗析技术基本相当。这打破了电吸附分离远不如电渗析的传统认识。

总之，电化学离子泵不仅可以解决传统电吸附技术的应用瓶颈，而且具有更多的应用可能性。

作为通用的离子分离平台，海水淡化只是电化学离子泵最简单、最直接的应用场景。

与传统的电吸附技术一样，大多数电化学装置目前都以批量模式运行。电化学离子泵的出现可能会彻底改变这些电化学系统，这不仅会给它们带来更高的连续运行性能，也让电吸附技术摆脱对高电容电极的依赖，将电极的设计目的回归到分离指示器。

电化学离子泵不仅可以实现当前电化学系统已经实现的应用，而且可以做得更好。

例如，它可用于软化水、选择性去除污染物、从废水中回收营养物质、从天然盐水和工业废水中提取金属，甚至可用于能量转换、催化氧化和催化还原。

近日，相关论文《Pseudo-Continous and Scalable Electrochemical ion Pumping with Circuit-switching-induced ionshuttle》发表在《Nature Water》上[1]，徐龙前博士为第一作者，林世宏为通讯作者。

图|相关论文（来源：Nature Water）

审稿人认为，这一成果将激励电化学分离领域的研究人员设计出超越传统两电极或堆叠系统的新系统。在电容去离子和膜电容去离子中，经常需要工艺溶液切换操作。这种方法采用的电气切换方式会更有效、更快捷。

如前所述，电化学离子泵是一种通用的电化学分离平台，也可以启发其他电化学技术。

由于电化学离子泵的每个电极属于两个独立的电路，因此电化学离子泵中离子的迁移和传输行为与传统的电吸附和电渗析有很大不同。

当电极频繁地在充电和放电之间切换时，切换时间是可控的，并且每次可以传输很少的离子。因此，该团队打算建立电化学离子泵的离子分离过程模型，以预测离子的传输行为。

同时，他们还将进一步探索电化学离子泵在水软化、污染物去除、离子选择性分离等方面的应用。

参考：

1.徐L.，刘W.，张X.等。具有电路开关诱导离子穿梭的伪连续且可扩展的电化学离子泵送。自然水2，999–1008 (2024)。

排版：褚嘉实