Площа контактної поверхні при різних типах електролітичної обробки завжди була одним з найважливіших параметрів

Збільшення площі контакту завжди було і є основною метою при формуванні систем електролітичної обробки

З розвитком технологій виробництва композитів з графіту, з'явилася можливість створення об'ємно-пористих електродів в яких при збереженні тих же габаритних розмірів площа контактної поверхні активної робочої зони збільшилася в сотні разів

Так як необхідність в таких електродах стала більш гострою останнім часом, були створені виробничі електрохімічні системи, в яких в якості базової новизни і базової ефективності електрохімічного процесу виступають різні варіації об'ємно-пористих електродів і пов'язаних з ними контактних елементів

Як приклад наводжу такі винаходи, практично визначають і відповідають на всі технічні вимоги та умови, притаманні сучасним ефективним електрохімічним системам або електрохімічним реакторам:

United States Patent Application 20100224497
Kind Code A1
Livshits; David; et al. September 9, 2010
________________________________________
DEVICE AND METHOD FOR THE EXTRACTION OF METALS FROM LIQUIDS
Abstract
A volume-porous electrode is provided which increases effectiveness and production of electrochemical processes. The electrode is formed of a carbon, graphitic cotton wool, or from carbon composites configured to permit fluid flow through a volume of the electrode in three orthogonal directions. The electrode conducts an electrical charge directly from a power source, and also includes a conductive band connected to a surface of the electrode volume, whereby a high charge density is applied uniformly across the electrode volume. Apparatus and methods which employ the volume-porous electrode are disclosed for removal of metals from liquid solutions using electroextraction and electro-coagulation techniques, and for electrochemical modification of the pH level of a liquid.
________________________________________
Inventors: Livshits; David; (San Francisco, CA); Teichner; Lester; (Chicago, IL)
Correspondence Address: VEDDER PRICE P.C.
222 N. LASALLE STREET
CHICAGO
IL
60601
US
Serial No.: 682174
Series Code: 12
Filed: October 9, 2008
PCT Filed: October 9, 2008
PCT NO: PCT/US08/79312
371 Date: April 8, 2010

United States Patent Application 20100224506
Kind Code A1
Livshits; David; et al. September 9, 2010
________________________________________
PROCESS AND APPARATUS FOR COMPLEX TREATMENT OF LIQUIDS
Abstract
Methods and apparatus for complex treatment of contaminated liquids are provided, by which contaminants are extracted from the liquid. The substances to be extracted may be metallic, non-metallic, organic, inorganic, dissolved, or in suspension. The treatment apparatus includes at least one mechanical filter used to filter the liquid solution, a separator device used to remove organic impurities and oils from the mechanically filtered liquid, and an electroextraction device that removes heavy metals from the separated liquid. After treatment within the treatment apparatus, metal ion concentrations within the liquid may be reduced to their residual values of less than 0.1 milligrams per liter. A Method of complex treatment of a contaminated liquid includes using the separator device to remove inorganic and non-conductive substances prior to electroextraction of metals to maximize the effectiveness of the treatment and provide a reusable liquid.
________________________________________
Inventors: Livshits; David; (San Francisco, CA); Teichner; Lester; (Chicago, IL)
Correspondence Address: VEDDER PRICE P.C.
222 N. LASALLE STREET
CHICAGO
IL
60601
US
Serial No.: 682180
Series Code: 12
Filed: October 9, 2008
PCT Filed: October 9, 2008
PCT NO: PCT/US08/79324
371 Date: April 8, 2010

Ці винаходи вже можуть бути реалізовані за рахунок застосування різного типу вуглець-вуглецевих композиційних матеріалів створених раніше, але вчені продовжують пошук в технологічному поле нано-технологій для формування умов якісного поліпшення електрохімічних технологій

Ось одне свідчення таких досліджень:

Вчені створили нанотрубки, здатні селективно пропускати окремі іони. За своєю селективності вони здатні зрівнятися з природними білковим іонними каналами. Робота опублікована в журналі Nature Communications, її короткий зміст наводить сайт Університету Баффало.
Створені авторами нанотрубки сильно відрізняються від найвідоміших подібних структур - одношарових вуглецевих нанотрубок, що нагадують згорнутий графен. На відміну від останніх, нові нанотрубки зібрані з безлічі окремих молекул, скріплених між собою водневими зв'язками. Ці зв'язки допомагають структурам мимовільно збиратися з розчину.
Інша відмінність полягає в тому, що у внутрішній порожнині трубки є своєрідні молекулярні "штирі", які впливають на рухливість іонів. Внутрішній діаметр трубки становить трохи менше нанометра, і рух іонів в ній повністю залежить від природи розташованих там хімічних груп. Наприклад, якщо ці групи несуть позитивний заряд, то рух катіонів в трубці стає неможливо.
За принципом роботи нанотрубки нагадують природні білкові іонні канали. Їх структура зазвичай схожа на пісочний годинник, в середині яких знаходиться найвужче місце з зарядженими групами. Саме воно визначає іонні переваги каналу, так як встановлює заряд і розмір іона, який може через нього проникнути.
Іонні канали, зроблені на основі нанотрубок, можуть бути корисні для створення іонних сенсорів, очищення та знесолення води.

Інше повідомлення також стосується нових матеріалів:

Німецькі хіміки створили новий матеріал, який отримав назву аерографії. Відмінною особливістю нового матеріалу є вкрай низька щільність - менше мікрограма на кубічний сантиметр. Стаття вчених з описом технології отримання нового матеріалу і деяких його властивостей з'явилася в журналі Advanced Materials.
Матеріал являє собою мережу вуглецевих трубок. Для отримання матеріалу вчені спочатку виготовили основу з оксиду цинку за спеціальною технологією. Потім ця основа була поміщена в кварцову трубку, в якій при високій температурі на ній був вирощений аерографії. Вчені серед іншого описали залежність властивостей отриманого матеріалу від параметрів, що визначають його виготовлення, - наприклад, температурного режиму.
За словами авторів роботи, новий матеріал відрізняється унікальними механічними і електричними властивостями. Зокрема, він може знайти застосування при створенні мікроелектромеханічних пристроїв, а також виробництві електродів. Особливо подібний матеріал може бути затребуваний при створенні інструментів, які повинні витримувати високий прискорення.
Новий матеріал отримав назву за аналогією з аерогелю. Так називають матеріали, структура яких нагадує гель, де рідка фаза замінена на газоподібну. Такі матеріали, володіючи дуже низькою щільністю, можуть бути при цьому дуже твердими і міцними. При цьому вони майже прозорі, за що ще їх називають "твердим димом".
У листопаді 2011 року в Science вийшла стаття, в якій був описаний спосіб виробництва надлегкої металевої губки. Спочатку вчені створювали полімерну основу, в якій вони робили безліч циліндричних каналів. Пізніше на цю основу наносився сплав з нікелю і фосфору. За твердженням творців, новий матеріал може служити для створення теплоізоляції, звукоізоляції, більш ефективних електродів для батарей і багато чого іншого.