Dieses Protokoll ist eine geräuschfreie, saubere und nachhaltige Art der Energiegewinnung. Es kann das Problem der Energiekrise leicht lösen, indem es den Salzgehaltsgradienten des Wassers in Elektrizität umwandelt. Das Verfahren bietet eine direkte Liste zur Erweiterung großflächiger Membranen mit hervorragenden physikalisch-chemischen Eigenschaften zur Erzeugung effizienter Energie mit RED.
Die Ausgangsleistung des RED-Geräts kann skaliert werden und die Membran kann in anderen elektrochemischen Geräten wie Phorese- und Redox-Flow-Batterien verwendet werden. Homogene Lösungsvorbereitung, Filtration, Trocknung, Kontrolltechniken, Waschen, Membranbehandlung, regulieren die reproduzierbare Membranleistung. Die Stapelausrichtung und Druckabfalloptimierung sind entscheidend für die Herstellung einer stabilen Geräteleistung.
Um eine Kationenaustauschmembran vorzubereiten, fügen Sie 5% sulfinitierte Polyetheretherketonfasern in einen 250 Milliliter Rundkolben hinzu und lösen Die Fasern in Dimethylacetamid-Lösungsmittel. Schütteln Sie dann den Kolben 10 Minuten lang, so dass sich alle Ionomerpolymere auf dem Boden des Kolbens absetzen. Die Mischung in ein Silikonölbad mit einem magnetischen Rührstab geben und die Lösung mit 500 Umdrehungen pro Minute 24 Stunden bei 80 Grad Celsius kräftig umrühren, um eine homogene Lösung zu erhalten.
Am nächsten Tag filtern Sie 30 Milliliter der Lösung durch einen 0,45 Mikrometer PTFE-Filter in eine kreisförmige Glasschale mit einem Durchmesser von 18 Zentimetern. Verwenden Sie ein Luftgebläse, um Blasen zu entfernen, bevor Sie die Schüssel für 24 Stunden bei 90 Grad Celsius in den Ofen stellen, um eine etwa 50 Mikrometer dicke freistehende Membran zu erzeugen. Um die freistehende Membran zu extrahieren, füllen Sie die Schüssel mit warmem destilliertem Wasser.
Nach 10 Minuten löst sich die freistehende Membran von der Schüssel. Um die Membran zu aktivieren, tauchen Sie die Membran zwei Stunden lang bei 80 Grad Celsius in eine molare Schwefelsäurelösung, gefolgt von mindestens drei 10-minütigen Wäschen mit einem Liter destilliertem Wasser bei Raumtemperatur pro Waschgang. 10 % Gewichtsprozent FAA-3-Ionomerlösung in NMP-Lösungsmittel für zwei Stunden bei Raumtemperatur und 500 Umdrehungen pro Minute auflösen.
Am Ende der Inkubation etwa 30 Milliliter Lösung durch ein 100 Mikron Porensieb in eine 18 Zentimeter große Glas-Petrischale filtrieren. Nachdem Sie alle Luftblasen entfernt haben, stellen Sie das Gericht für 24 Stunden in einen 100-Grad-Celsius-Ofen. Verwenden Sie heißes destilliertes Wasser, um die getrocknete Membran wie gezeigt zu extrahieren und aktivieren Sie die Membran in einem Liter Natriumhydroxid für zwei Stunden.
Anschließend waschen Sie die aktivierte Membran dreimal mit einem Liter destilliertem Wasser pro Waschgang, wie gezeigt. Schneiden Sie nach der Aktivierung die Kationen- und Anionenaustauschmembranen auf 49 Quadratzentimeter. Um einen RED-Stack herzustellen, positionieren Sie eine drei Zentimeter dicke PMMA-Platte mit der Elektrode nach oben und legen Sie eine Gummidichtung und einen Abstandshalter auf die Elektrode.
Legen Sie die Kationenaustauschmembran und die Anionenaustauschmembran auf beide Seiten der Dichtung. Legen Sie eine Silikondichtung und einen Abstandhalter auf jede Membran und legen Sie eine zweite PMMA-Platte auf die zweite Schicht von Abstandshaltern und Dichtungen. Verwenden Sie dann einen digitalen Schraubenschlüsselantrieb mit einer Kraft von 25 Newtonmetern, um das Setup mit Muttern, Schrauben und Unterlegscheiben zu sichern.
Wenn der Stapel zusammengebaut ist, legen Sie eine Titannetzelektrode, die mit einer Eins-zu-Eins-Mischung aus Iridium und Ruthenium beschichtet ist, an das Ende jeder Platte und verwenden Sie Krokodilklemmen, um die Elektroden mit dem Quellmessgerät zu verbinden. Mindestens zwei Stunden vor der Analyse fünf Liter einer 0,01 molaren natriumchloridarmen Lösung und fünf Liter einer 0,6 molaren Natriumchloridlösung in einzelne große Behälter geben, die an eine Peristaltikpumpe angeschlossen sind, und die Lösungen kontinuierlich bei Raumtemperatur umrühren. Um die RED-Analyse durchzuführen, fügen Sie 0,05 molare Spüllösung in einen dritten Behälter hinzu und verwenden Sie Gummischläuche, um alle drei Behälter durch die Peristaltikpumpe und manometer mit der RED-Baugruppe zu verbinden.
Stellen Sie die Durchflussrate der Spüllösung auf 50 Milliliter pro Minute und die Durchflussrate der Salzlösungen auf 100 Milliliter pro Minute ein und überprüfen Sie den Schlauch, um Querstrom oder Leckagen zu vermeiden. Führen Sie eine Manometermessung durch, um sicherzustellen, dass der Messwert stabil ist. Nachdem die Lösungen mindestens fünf Minuten lang durch den Stack gelaufen sind, verwenden Sie ein Quellenmessgerät, das an beide Elektroden und an den RED-Stack angeschlossen ist, um die Leistung der umgekehrten Elektrodialyse mit der Galvanostat-Methode zu messen.
Das umgekehrte Elektrodialysegerät fungiert als potenzieller Kandidat für die Erfüllung der universellen Nachfrage nach zukünftigen Energiekrisen. Die Differenz im Salzgehaltsgradienten der Salzkonzentration führt zur Leerlaufspannung, die vom Innenwiderstand des umgekehrten Elektrodialysestapels abhängt. In dieser Analyse betrug die maximale Leistungsdichte für den umgekehrten Elektrodialyse-Stack etwa 0,7 Watt pro Quadratmeter und die berechnete Nettoleistungsdichte etwa 0,65 Watt pro Quadratmeter bei einer festen Durchflussrate.
Wie beobachtet, stieg die Leistungsdichte der Zelle zunächst auf den maximalen Stromdichtewert an, bevor sie als Reaktion auf eine Erhöhung des Innenwiderstands des RED-Stacks abfiel. Es ist wichtig, den Schlauchanschluss, den Lösungsquerfluss und die Flüssigkeiten regelmäßig zu überprüfen, um eine effiziente und stabile Leistung zu erzielen. Die Herstellung einer gleichmäßigen großflächigen Membran destabilisiert die Zellleistung, ohne die Membran und die Lösungsleckage zu verschmutzen.
Darüber hinaus arbeitet es effizient unter Stressbedingungen.
