日本名古屋大学的研究团队，由山内祐介和朝仓裕介领导，并与浙江海洋大学的徐兴涛合作，发现了一种利用氧气改进电极的新技术，该技术能将海水转化为可饮用的淡水。这一研究成果发表在《自然·通讯》上。
“随着世界人口的持续增长，水资源短缺很可能成为一个关键问题，”山内祐介解释了这项研究的动机。“我们很兴奋能够开发出一种超越所有现有材料，甚至活性炭的材料。”
该技术的工作原理是利用电极从海水中去除离子，从而留下脱盐的可饮用水。在这个过程中，海水中的离子被吸引到电极表面，带电离子储存在电极表面形成的双电层中。除了净化水之外，离子在分离后还可以从电极中提取出来，使钠等有用离子能够被重新用于工业过程。
最常用的电极是多孔碳质电极，它以碳和氮为基底并带有孔隙，从而形成较大的表面积来提取液体中的离子。研究人员推测，“杂原子掺杂”——即引入原子以改变材料结构并提升性能——可以提高电极的导电性和稳定性。
“我们使用氧气进行掺杂，因为氧气与氮会产生协同效应，从而增加离子的吸附量。我们发现，在氧气存在的情况下，氮对离子的亲和力增加了，”朝仓裕介说。“我们很高兴地发现氧会影响电容去离子过程。我们的团队是第一个证明氧在这方面作用的。”
研究人员还发现了一个意想不到的好处：氧掺杂的电极具有更大的比表面积，这很可能是因为掺杂过程改变了碳化活性。这种增大的比表面积提高了净化效率。
山内祐介认为，他们的发现是对研究人员的一个重要提醒，不要忽视某些技术。“其他研究团队忽略了氧在该过程中的潜在用途，”他说。“这就是为什么我们在论文标题中加入了‘揭示氧掺杂被忽视的作用’。”
虽然碳基材料已经相对便宜，但研究人员相信，他们的发现将进一步降低水净化的成本，使这项技术更容易惠及面临淡水短缺的、服务不足的沿海社区。除了水净化之外，这项创新在汽车工业中也有广阔的应用前景，因为类似的电极是燃料电池，特别是氢动力汽车中使用的燃料电池的关键部件。FINISHED
