综述：优化流动电容去离子技术：流道几何结构与活性材料选择的研究进展

（编辑推荐）本综述聚焦流动电容去离子（FCDI）技术的双重优化策略，系统梳理了流道几何设计（如蛇形/多通道结构）与活性材料（碳基/Faradaic电极）的协同作用，指出其通过提升盐去除率（～3.29 μmol cm?2 min?1）和能量回收效率（36%）推动高盐度水淡化发展，为可持续脱盐技术提供新范式。

　　

基本概念与原理

流动电容去离子（FCDI）是传统电容去离子（CDI）的革新版本，采用流动碳浆电极替代固定电极，实现连续吸附-脱附循环。其核心组件包括阳极/阴极浆料室和中央进料室，通过电场驱动离子迁移至带电浆料中。相比传统CDI，FCDI突破电极饱和限制，水回收率可达97%，能量消耗低至0.85 kW·h·m^?3，尤其适用于海水淡化与高盐废水处理。

流道几何设计的突破

流道结构直接影响浆料流动特性与离子传输效率。研究显示，蛇形流道通过延长接触时间使盐去除率提升21%，而多通道设计可减少浓差极化。3D打印技术实现的梯度孔隙流道，结合涡流发生器，使平均盐吸附速率达到3.29 μmol cm^?2 min^?1。值得注意的是，流道深度与宽度比（>2:1）能优化电荷分布，但需平衡压降与能耗。

活性材料的创新进展

碳基材料中，石墨烯/碳气凝胶因高比表面积（>1500 m² g^?1）成为主流，而Faradaic材料（如普鲁士蓝类似物）通过氧化还原反应实现离子存储，理论容量提升3倍。金属有机框架（MOF）衍生碳材料展现出定向离子筛分能力，但对浆料分散性提出挑战。最新复合电极将碳纳米管作为"导电桥梁"，使能量回收效率跃升至60%。

协同优化与挑战

当分级多孔电极与螺旋流道结合时，系统总效率提升40%，印证了材料-流道协同设计的必要性。然而，Faradaic材料的循环稳定性（<500次）和流道堵塞风险仍是产业化瓶颈。未来需开发自适应流道-材料耦合模型，并探索光伏驱动FCDI的离网应用场景。

应用前景

FCDI在医疗废水重金属去除（如铅吸附率>95%）和海水淡化-制氢联用系统中展现出跨界潜力。通过耦合反渗透（RO）技术，可实现95%的水回收率，为缺水地区提供可持续解决方案。