多角度数理模拟在电容去离子中的前沿应用

摘要

随着基础理论与计算机领域的发展，诸多相对于实验方法具有明显优势的数理模拟被应用于电容去离子(Capacitive deionization,CDI)技术研究。多角度数理模拟在CDI电极离子动力学、结构-性能构效关系、工艺参数优化及经济技术性分析发挥着重要作用，有力推动了CDI电极材料开发及装置构型设计的发展。目前关于CDI领域的综述集中在CDI电极材料开发和装置构型设计，缺乏关于CDI领域的前沿模拟研究现状及进展的全面综述。本文从最早用于描述CDI动力学过程的连续尺度模型出发，系统地归纳与梳理了CDI中多角度数理模拟的分类，总结了不同数理模拟方法(连续/孔隙尺度模型、分子动力学与密度泛函理论、仿真与机器学习、技术经济性分析)的优势与缺点，并对未来发展方向进行了展望。本文是首篇关于CDI领域多角度数理模拟的前沿进展综述和展望，可为CDI研究新范式提供理论基础和研究思路。

关键词

电容去离子 / 分子动力学 / 密度泛函理论 / 有限元分析 / 机器学习

基金资助

国家自然科学基金(22276137,52170087)资助项目