هذا البروتوكول هو وسيلة خالية من الضوضاء ونظيفة ومستدامة لإنتاج الطاقة. ويمكن بسهولة حل مشكلة أزمة الطاقة عن طريق تحويل ملوحة المياه الانحدار إلى كهرباء. توفر هذه الطريقة قائمة مباشرة لتوسيع غشاء منطقة كبيرة مع خصائص فيزيوكيميائية المعلقة لتوليد الطاقة الفعالة باستخدام RED.
يمكن توسيع نطاق أداء إخراج الجهاز RED ويمكن استخدام الغشاء في الأجهزة الكهروكيميائية الأخرى مثل الفوسفات وبطاريات تدفق الأكسدة. إعداد المحلول المتجانس ، والترشيح ، والتجفيف ، وتقنيات التحكم ، والغسيل ، ومعالجة الأغشية ، وتنظيم أداء الغشاء القابل للاستنساخ. تعد محاذاة المكدس وتحسين انخفاض الضغط أمرين حاسمين لإنتاج أداء ثابت للجهاز.
لإعداد غشاء تبادل cation، إضافة 5٪ ألياف متعدد الألوان الكبريتيتون إلى قارورة قاع مستديرة 250 ملليلتر وحل الألياف في مذيب dimethylacetamide. ثم يهز قارورة لمدة 10 دقائق بحيث تستقر جميع البوليمرات الأيونومية إلى الجزء السفلي من القارورة. ضع الخليط في حمام زيت السيليكون مع شريط تحريك مغناطيسي وحرك الحل بقوة في 500 ثورة في الدقيقة لمدة 24 ساعة عند 80 درجة مئوية للحصول على حل متجانس.
في اليوم التالي، فلتر 30 ملليلتر من الحل من خلال مرشح PTFE 0.45 ميكرومتر في طبق زجاجي دائري قطره 18 سنتيمترا. استخدم منفاخ الهواء لإزالة أي فقاعات قبل وضع الطبق في الفرن لمدة 24 ساعة عند 90 درجة مئوية لتوليد غشاء قائم بذاته سمكه 50 ميكرومتر تقريبا. لاستخراج الغشاء القائم بذاته، ملء الطبق بالماء المقطر الدافئ.
بعد 10 دقائق، سوف ينفصل الغشاء القائم بذاته عن الطبق. لتنشيط الغشاء، تزج الغشاء في محلول حمض الكبريتيك الضرس واحد لمدة ساعتين في 80 درجة مئوية، تليها ما لا يقل عن ثلاث يغسل 10 دقيقة مع لتر واحد من الماء المقطر في درجة حرارة الغرفة لكل غسل. حل 10٪ من قبل الوزن FAA-3 محلول أيونومر في المذيبات NMP لمدة ساعتين في درجة حرارة الغرفة و 500 الثورات في الدقيقة الواحدة.
في نهاية الحضانة، فلتر ما يقرب من 30 ملليلتر من الحل من خلال مصفاة مسام 100 ميكرون في طبق بيتري زجاجي طوله 18 سنتيمترا. بعد إزالة أي فقاعات الهواء، ضع الطبق في فرن 100 درجة مئوية لمدة 24 ساعة. استخدام الماء المقطر الساخن لاستخراج الغشاء المجفف كما هو موضح وتنشيط الغشاء في لتر واحد من هيدروكسيد الصوديوم لمدة ساعتين.
ثم غسل الغشاء المنشط ثلاث مرات مع لتر واحد من الماء المقطر لكل غسل كما هو موضح. بعد التنشيط، وقطع الأغشية تبادل التكني والأيون إلى 49 سم مربع. لتصنيع كومة RED، ضع لوحة PMMA سمكها ثلاثة سنتيمترات مع القطب الذي يواجه الأعلى ووضع طوقا مطاطيا ومتباعدا على القطب الكهربائي.
ضع غشاء تبادل cation وغشاء تبادل الأيونات على جانبي طوقا. ضع طوقا من السيليكون ومتباعدا على كل غشاء وضع لوحة PMMA ثانية على الطبقة الثانية من الفواصل والحشايا. ثم استخدم محرك أقراص وجع رقمي مع قوة 25 نيوتن متر لتأمين الإعداد مع الصواميل والبراغي، وغسالات.
عندما يتم تجميع المكدس، ضع قطبا كهربائيا واحدا من شبكة التيتانيوم مغلفا بمزيج واحد إلى واحد من الإيريديوم والروثينيوم في نهاية كل لوحة واستخدم مقاطع التماسيح لربط الأقطاب الكهربائية بمقياس المصدر. قبل ساعتين على الأقل من التحليل، أضف خمسة لترات من محلول كلوريد الصوديوم المنخفض الضرس 0.01 وخمسة لترات من محلول كلوريد الصوديوم العالي 0.6 مولر إلى حاويات كبيرة فردية متصلة بمضخة تعلجية وتحريك الحلول باستمرار في درجة حرارة الغرفة. لإجراء تحليل RED إضافة 0.05 حل شطف الضرس إلى حاوية ثالثة واستخدام أنابيب مطاطية لربط جميع الحاويات الثلاث من خلال مضخة العجان ومقاييس الضغط إلى التجمع الأحمر.
تعيين معدل تدفق محلول الشطف إلى 50 ملليلتر في الدقيقة ومعدل تدفق حلول الملح إلى 100 ملليلتر في الدقيقة، والتحقق من الأنابيب للقضاء على أي تدفق متقاطع أو تسرب. قم بإجراء قراءة لقياس الضغط للتأكد من أن القراءة مستقرة. بعد تشغيل الحلول من خلال المكدس لمدة خمس دقائق على الأقل، استخدم مقياس مصدر متصل بكل من الأقطاب الكهربائية وكومة RED لقياس أداء إخراج التحليل الكهربائي العكسي من خلال طريقة galvanostat.
يعمل جهاز التحليل الكهربائي العكسي كمرشح محتمل لتلبية الطلب العالمي على أزمات الطاقة المستقبلية. الفرق في تدرج الملوحة لتركيز الملح يؤدي إلى الجهد الدائرة المفتوحة، والتي تعتمد على المقاومة الداخلية للكدسة التحليل الكهربائي العكسي. في هذا التحليل، كانت كثافة الطاقة القصوى لكومة التحليل الكهربائي العكسي حوالي 0.7 واط لكل متر مربع، وكانت كثافة الطاقة الصافية المحسوبة حوالي 0.65 واط لكل متر مربع بمعدل تدفق ثابت.
كما لوحظ، زادت كثافة الطاقة في الخلية في البداية إلى الحد الأقصى لقيمة الكثافة الحالية قبل أن تنخفض استجابة لزيادة في المقاومة الداخلية للكدسة الحمراء. من المهم أن تتقاطع بانتظام اتصال الأنابيب، والحل crossflow، والسوائل لإنتاج كفاءة ومستقرة وقال الأداء. إعداد غشاء منطقة كبيرة موحدة سوف زعزعة أداء الخلية دون قاذورات تسرب الغشاء والحل.
وعلاوة على ذلك، فإنه يعمل بكفاءة في ظل ظروف الإجهاد.
