Este protocolo es una forma libre de ruido, limpia y sostenible de producir energía. Puede resolver fácilmente el problema de la crisis energética convirtiendo el gradiente de salinidad del agua en electricidad. El método proporciona una lista directa para extender la membrana de área grande con propiedades fisioquímicas excepcionales para generar energía eficiente utilizando RED.
El rendimiento de salida del dispositivo RED se puede ampliar y la membrana se puede utilizar en otros dispositivos electroquímicos como la foresis y las baterías de flujo redox. Preparación de soluciones homogéneas, filtración, secado, técnicas de control, lavado, tratamiento de membranas, regulan el rendimiento de la membrana reproducible. La alineación de la pila y la optimización de la caída de presión son cruciales para producir un rendimiento estable del dispositivo.
Para preparar una membrana de intercambio catiónico, agregue fibras de polietemperado de polieteretermotoneal al 5% a un matraz inferior redondo de 250 mililitros y disuelva las fibras en disolvente de dimetilacetamida. A continuación, agite el matraz durante 10 minutos para que todos los polímeros de ionómero se asienten en el fondo del matraz. Coloque la mezcla en un baño de aceite de silicio con una barra de agitación magnética y revuelva vigorosamente la solución a 500 revoluciones por minuto durante 24 horas a 80 grados Centígrados para obtener una solución homogénea.
Al día siguiente, filtre 30 mililitros de la solución a través de un filtro de PTFE de 0,45 micrómetros en un plato de vidrio circular de 18 centímetros de diámetro. Use un soplador de aire para eliminar cualquier burbuja antes de colocar el plato en el horno durante 24 horas a 90 grados Celsius para generar una membrana independiente de aproximadamente 50 micrómetros de espesor. Para extraer la membrana independiente, llene el plato con agua destilada tibia.
Después de 10 minutos, la membrana independiente se desprenderá del plato. Para activar la membrana, sumerja la membrana en una solución molar de ácido sulfúrico durante dos horas a 80 grados Celsius, seguido de al menos tres lavados de 10 minutos con un litro de agua destilada a temperatura ambiente por lavado. Disuelva el 10% en peso de la solución de ionómero FAA-3 en disolvente NMP durante dos horas a temperatura ambiente y 500 revoluciones por minuto.
Al final de la incubación, filtre aproximadamente 30 mililitros de solución a través de un colador de poro de 100 micras en una placa de Petri de vidrio de 18 centímetros. Después de eliminar las burbujas de aire, coloque el plato en un horno de 100 grados Celsius durante 24 horas. Utilice agua destilada caliente para extraer la membrana seca como se ha demostrado y activar la membrana en un litro de hidróxido de sodio durante dos horas.
Luego lave la membrana activada tres veces con un litro de agua destilada por lavado como se ha demostrado. Después de la activación, corte las membranas de intercambio catiónico y anión a 49 centímetros cuadrados. Para fabricar una pila ROJA, coloque una placa PMMA de tres centímetros de espesor con el electrodo hacia arriba y coloque una junta de goma y un espaciador en el electrodo.
Coloque la membrana de intercambio catión y la membrana de intercambio aniónico a cada lado de la junta. Coloque una junta de silicio y un espaciador en cada membrana y coloque una segunda placa PMMA en la segunda capa de espaciadores y juntas. A continuación, utilice una unidad de llave digital con una fuerza de 25 newton metros para asegurar la configuración con tuercas, pernos y arandelas.
Cuando la pila se haya montado, coloque un electrodo de malla de titanio recubierto con una mezcla uno a uno de iridio y rutenio al final de cada placa y use clips de cocodrilo para conectar los electrodos al medidor de origen. Al menos dos horas antes del análisis, agregue cinco litros de una solución de cloruro de sodio bajo en molares 0.01 y cinco litros de una solución de cloruro de sodio alto molar a recipientes grandes individuales conectados a una bomba peristáltica y revuelva las soluciones continuamente a temperatura ambiente. Para realizar el análisis RED, agregue 0,05 solución de enjuague molar a un tercer recipiente y utilice tubos de goma para conectar los tres contenedores a través de la bomba peristáltica y los manómetros al conjunto RED.
Establezca el caudal de la solución de enjuague a 50 mililitros por minuto y el caudal de las soluciones de sal a 100 mililitros por minuto, y compruebe el tubo para eliminar cualquier flujo cruzado o fuga. Realice una lectura del manómetro para asegurarse de que la lectura es estable. Después de que las soluciones hayan pasado por la pila al menos durante cinco minutos, utilice un medidor de fuente conectado a ambos electrodos y a la pila RED para medir el rendimiento de salida de electrodiálisis inversa por el método de galvanostato.
El dispositivo de electrodiálisis inversa actúa como un candidato potencial para satisfacer la demanda universal de futuras crisis energéticas. La diferencia en el gradiente de salinidad de la concentración de sal da lugar a la tensión de circuito abierto, que depende de la resistencia interna de la pila de electrodiálisis inversa. En este análisis, la densidad de potencia máxima para la pila de electrodiálisis inversa fue de aproximadamente 0,7 vatios por metro cuadrado, y la densidad de potencia neta calculada fue de aproximadamente 0,65 vatios por metro cuadrado a un caudal fijo.
Como se observó, la densidad de potencia de la celda aumentó inicialmente hasta el valor máximo de densidad de corriente antes de caer en respuesta a un aumento en la resistencia interna de la pila ROJA. Es importante verificar regularmente la conexión de la tubería, el flujo cruzado de la solución y los líquidos para producir dicho rendimiento eficiente y estable. La preparación de una membrana uniforme de área grande desestabilizará el rendimiento celular sin ensuciar la membrana y la fuga de la solución.
Además, funciona de manera eficiente en condiciones de estrés.
