Les piles à combustible au peroxyde d’hydrogène sans membrane, une source d’énergie propre prometteuse

Résumé

Ce protocole introduit la conception et l’évaluation d’électrodes tridimensionnelles innovantes pour les piles à combustible au peroxyde d’hydrogène, en utilisant un tissu en fibre de carbone électrolytique au or et des électrodes en mousse de ni. Les résultats de la recherche mettent en évidence le potentiel du peroxyde d’hydrogène en tant que candidat prometteur pour les technologies énergétiques durables.

Résumé

Dans une étude approfondie des piles à combustible à base de peroxyde d’hydrogène sans membrane (H 2 O 2 FC), il a été démontré que le peroxyde d’hydrogène (H 2 O 2), un composé neutre en carbone, subit une décomposition électrochimique pour produire de l’H 2 O, O ₂et de l’énergie électrique. Les propriétés d’oxydoréduction uniques de H 2 O₂le positionnent comme un candidat viable pour les applications énergétiques durables. La conception sans membrane proposée tient compte des limites des piles à combustible conventionnelles, notamment des complexités de fabrication et des défis de conception. Une nouvelle électrode tridimensionnelle, synthétisée par des techniques de galvanoplastie, est introduite. Construite à partir d’un tissu en fibre de carbone électrolytique au combiné à de la mousse Ni, cette électrode présente une cinétique de réaction électrochimique améliorée, ce qui entraîne une densité de puissance accrue pour les FC H 2 O₂. Les performances des piles à combustible sont intimement liées aux niveaux de pH de la solution électrolytique. Au-delà des applications FC, ces électrodes détiennent un potentiel dans les systèmes d’énergie portables et en tant que catalyseurs à grande surface. Cette étude souligne l’importance de l’ingénierie des électrodes dans l’optimisation du potentiel de H 2 O₂en tant que source d’énergie respectueuse de l’environnement.

Introduction

Une pile à combustible est un dispositif électrochimique qui utilise du carburant et de l’oxydant pour convertir les produits chimiques en énergie électrique. Les FC ont une efficacité de conversion d’énergie plus élevée que les moteurs à combustion traditionnels car ils ne sont pas liés par le cycle de Carnot¹. En utilisant des carburants tels que l’hydrogène (H 2)₂, le borohydrure-hydrogène (NaBH 4)3 et l’ammoniac (NH ³)₄, les FC sont devenus une source d’énergie prometteuse qui est propre sur le plan environnemental et peut atteindre des performances élevées, offrant un po....

Protocole

1. Prétraitement des matériaux

REMARQUE : De la mousse Ni (disponible dans le commerce, voir le tableau des matériaux) de 25 mm x 25 mm x 1,5 mm est utilisée pour l’anode du H 2 O₂ FC.

1. Immergez l’échantillon de mousse de nickel dans de l’alcool et de l’eau déminéralisée (DI), sonnez trois fois, 5 min dans un solvant et de l’eau. Ensuite, placez la mousse de nickel sur un substrat en verre propre.
2. Utilisez le tissu en fibre de carbone (voir le tableau des matériaux) comme substrat de cathode. Coupez le tissu de carbone en morceaux carrés de 25 mm x 2....

Discussion

Plusieurs paramètres influencent significativement les performances d’une pile à combustible sans membrane au peroxyde d’hydrogène au-delà du pH de la solution et de la concentration en H 2 O₂. Le choix du matériau de l’électrode dicte l’activité électrocatalytique et la stabilité, tandis que la surface de l’électrode peut améliorer les sites de réaction. La température de fonctionnement affecte la cinétique de réaction, et le débit des réactifs peut déterminer l’effica.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
Acetone	Merck & Co. Inc. (MRK)	67-64-1	solution for pre-process of materials
Alcohol	Merck & Co. Inc. (MRK)	64-17-5	solution for pre-process of materials
Carbon fiber cloth	Soochow Willtek photoelectric materials co.,Ltd.	W0S1011	substrate material for electroplating method
Electrochemistry station	Shanghai Chenhua Instrument Co., Ltd.	CHI600E	device for electroplating method and fuel cell performance characterization
Gold chloride trihydrate	Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co.,Ltd.	G141105-1g	main solute for electroplating method
Hydrochloric acid	Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd	10011018	adjustment of solution pH
Hydrogen peroxide	Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd	10011208	fuel of cell
Nickel foam	Willtek photoelectric materials co.ltd(Soochow,China)	KSH-2011	anode material for hydrogen peroxide fuel cell
Potassium chloride	Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co.,Ltd.	10016308	additives for electroplating method
Scanning electron microscope	Carl Zeiss AG	EVO 10	structural characterization for sample
Sodium hydroxide	Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd	10019718	adjustment of solution pH
X-Ray differaction machine	Bruker Corporation	D8 Advance	structural characterization for sample