복합성 탈염장치는 제1 전극, 제2 전극, 분리막 구조물 및 전원 공급장치를 포함한다. 제1 전극은 금속 화합물을 포함한다. 제2 전극은 탄소계 물질을 포함한다. 분리막 구조물은 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치된다. 전원 공급장치는 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 연결된다. 서로 다른 재질의 전극을 함께 사용함으로써 고용량 염수의 선택적 이온 제거가 가능하다.