"Поскольку население земли растет, дефицит воды, вероятно, станет критической проблемой", - сказал Ямаути, объясняя мотивацию исследования. "Мы были рады разработать материал, который превзошел по своим характеристикам все существующие материалы, даже активированный уголь".

Этот метод работает путем удаления ионов из морской воды с помощью электродов, оставляя деионизированную питьевую воду. В процессе ионы из морской воды притягиваются к поверхности электрода, и заряженные ионы накапливаются в образованном там двойном электрическом слое. В дополнение к очистке воды ионы могут быть извлечены из электродов после разделения, что позволяет повторно использовать полезные ионы, такие как натрий, для промышленных процессов.

Наиболее часто используемыми электродами являются пористые углеродистые электроды, в которых используется углеродно-азотная основа с порами для создания большой площади поверхности для извлечения ионов из жидкостей. Исследователи предположили, что "гетероатомное легирование", при котором вводятся атомы для изменения структуры материала и улучшения эксплуатационных характеристик, может улучшить проводимость и стабильность электрода.

"Мы использовали кислород для легирования, поскольку кислород создает синергетические эффекты с азотом, которые увеличивают адсорбцию ионов. Мы обнаружили, что в присутствии кислорода сродство азота к ионам повышалось", - сказал Асакура. "Мы были рады обнаружить, что кислород влияет на емкостную деионизацию. Наша команда была первой, кто продемонстрировал эту роль ит".

Неожиданное преимущество появилось, когда исследователи обнаружили, что электроды, легированные кислородом, имеют еще большую площадь поверхности, вероятно, потому, что процесс легирования изменяет активность карбонизации. Такая увеличенная площадь поверхности повышает эффективность очистки.

Ямаути считает, что их результаты являются важным напоминанием исследователям о том, что не следует пренебрегать определенными методами. "Другие группы упустили из виду потенциальное использование кислорода в этом процессе", - сказал он. "Вот почему мы включили в название статьи "раскрытие забытой роли легирования кислородом"."

Хотя материалы на основе углерода уже являются относительно недорогими, исследователи полагают, что их результаты еще больше снизят стоимость очистки воды, сделав технологию более доступной для недостаточно обслуживаемых прибрежных сообществ, сталкивающихся с нехваткой пресной воды. Помимо очистки воды, эта инновация имеет многообещающее применение в автомобильной промышленности, где аналогичные электроды являются жизненно важными компонентами топливных элементов, особенно тех, которые используются в автомобилях, работающих на водороде.