Caso studio: Pila CDI a 9 celle
Nel caso oggetto di studio è stata assemblata una pila CDI a 9 celle utilizzando elettrodi con una superficie attiva di 300 cm2 (15 cm × 20 cm) \cite{anderson2021}. In questo caso, per gli elettrodi sono stati impiegati feltri di grafite attivati mediante trattamento con NaOH, rivestiti per immersione in una soluzione a carboni attivi (80% carbone attivo tipo PICACTIF SuperCap BP10, 10% fluoruro di polivinilidene e isopropanolo) e successivamente riscaldati in un forno sotto vuoto a 140° C per 4 ore (Fig.4)\cite{lado2020}. La scelta di modificare i feltri di grafite con carboni attivi (GF-AC), è stata giustificata dal fatto di poter combinare la capacità di assorbimento del sale dei carboni attivi con l’elevata conducibilità elettrica della grafite, che va a migliorare l’idrodinamica e il trasporto di massa \cite{anderson2021}. Quest’idea degli elettrodi in grafite deriva dal mondo delle batterie \cite{salmern2019}. Le 9 celle della pila sono state connesse elettricamente in serie ed idraulicamente in parallelo. Per il collegamento elettrico in serie non sono necessari sofisticati componenti costosi come per quello in parallelo, in quanto il sistema funziona ad un’intensità di corrente bassa\cite{yoshihara2017,yoshihara2016,martnez2012,baliga2008,benda2011}. Tale aspetto è significativo in termini di costi per la commercializzazione dei dispositivi CDI più grandi, e anche dal punto di vista della praticità perché permette di fare i collegamenti solo all’estremità della pila. Il CDI “Lab Scale System” utilizzato include una pompa magnetica (HCM-75LX) interconnessa con tubi in Viton® in grado di pompare la soluzione elettrolitica dai serbatoi esterni. Gli esperimenti elettrochimici sono stati eseguiti con una “workstation” elettrochimica (Biologic VMP3) collegata a un booster esterno fino a 10 A. La risposta in termini di conducibilità, pH, intensità di corrente e potenziale del reattore è stata monitorata (Kit MM41, Crison) e registrata da un software Labview \cite{anderson2021}. Sono stati eseguiti esperimenti di elettroassorbimento nella configurazione batch (in maniera discontinua) e in quella "single pass SP" (in maniera continua) usando come soluzione elettrolitica NaCl. La pila CDI è stata fatta funzionare a corrente costante impiegando densità di corrente che vanno da 0.8 A m -2 a 13.3 A m -2 mentre il voltaggio è stato fatto variare tra 8.1 V e 9.9 V (cioè 1.0 V e 1.1 V per cella essendo 9 celle in serie). Le prestazioni sono state valutate attraverso i seguenti parametri: capacità di adsorbimento del sale (SAC), tasso di adsorbimento del sale (ASAR), riduzione della concentrazione del sale (Δc), produzione di acqua (P), consumo energetico (EV, EM) ed efficienze (Ʌciclo, ƞ e ƞcoul) \cite{anderson2021,lado2020,stadermann2019}.