突破性海水淡化技術：氧氣摻雜電極效能超越活性碳

日本名古屋大學的山內悠輔教授與浙江海洋大學的徐興濤教授合作，在《自然通訊》期刊發表了一項突破性的研究成果。這項研究開發出一種新型電極技術，能夠大幅提升海水淡化的效率，其效能甚至超越目前廣泛使用的活性碳材料。

隨著全球人口持續增長，水資源短缺已成為迫切的全球性議題。山內教授表示：「我們很高興能夠開發出這種超越現有所有材料效能的新型材料，這將為解決水資源問題帶來新的契機。」

這項技術的原理是利用電極去除海水中的離子，從而獲得可飲用的去離子水。在過程中，海水中的離子會被吸引到電極表面，並儲存在形成的電雙層中。除了淨化水質外，這些離子還能在分離後從電極中提取出來，例如鈉離子可重新應用於工業製程。

目前最常用的電極是多孔碳質電極，其利用碳和氮基質的多孔結構來增加表面積，以提升離子提取效率。研究團隊提出「雜原子摻雜」理論，認為引入特定原子可以改變材料結構，從而提升電極的導電性和穩定性。

研究團隊選擇使用氧氣進行摻雜，因為氧氣能與氮產生協同效應，增加離子的吸附能力。朝倉博士解釋：「我們發現氧氣的存在能增強氮對離子的親和力，這項發現讓我們感到相當振奮。我們是首個證實氧氣在電容去離化過程中作用的研究團隊。」

意外的是，研究人員發現氧氣摻雜電極具有更大的表面積，這可能是因為摻雜過程改變了碳化活性。這種表面積的增加進一步提升了淨化效率。

山內教授強調，這項研究提醒科學界不應忽視某些技術的潛力。他指出：「其他研究團隊忽略了氧氣在這個過程中的應用潛力，因此我們特別在論文標題中強調『揭示氧氣摻雜的被忽視作用』。」

雖然碳基材料已經相對便宜，但研究人員相信這項發現將進一步降低水淨化成本，使這項技術更容易被淡水短缺的沿海社羣所採用。除了水淨化領域，這項創新技術在汽車產業也極具應用前景，因為類似的電極是燃料電池（特別是氫能車輛）的關鍵元件。