Questo protocollo è un modo di produrre energia privo di rumore, pulito e sostenibile. Può facilmente risolvere il problema della crisi energetica convertendo il gradiente di salinità dell'acqua in elettricità. Il metodo fornisce un elenco diretto per l'estensione di membrane ad ampia area con eccezionali proprietà fisiochimiche per generare energia efficiente utilizzando RED.
Le prestazioni di uscita del dispositivo RED possono essere ridimensionate e la membrana può essere utilizzata in altri dispositivi elettrochimici come la foesi e le batterie a flusso redox. Preparazione omogenea della soluzione, filtrazione, essiccazione, tecniche di controllo, lavaggio, trattamento a membrana, regolare le prestazioni riproducibili della membrana. L'allineamento dello stack e l'ottimizzazione della caduta di pressione sono fondamentali per produrre prestazioni stabili del dispositivo.
Per preparare una membrana di scambio di cationi, aggiungere fibre di polieteretereterotone solfinita al 5% a un pallone inferiore rotondo da 250 millilitri e sciogliere le fibre in solvente dimetilacetamide. Quindi agitare il pallone per 10 minuti in modo che tutti i polimeri ionomeri si sistemino sul fondo del pallone. Mettere la miscela in un bagno di olio di silicio con una barra di agitazione magnetica e mescolare vigorosamente la soluzione a 500 giri al minuto per 24 ore a 80 gradi Celsius per ottenere una soluzione omogenea.
Il giorno successivo, filtrare 30 millilitri della soluzione attraverso un filtro PTFE da 0,45 micrometri in una piastra di vetro circolare di 18 centimetri di diametro. Utilizzare un soffiatore d'aria per rimuovere eventuali bolle prima di posizionare il piatto nel forno per 24 ore a 90 gradi Celsius per generare una membrana indipendente spessa circa 50 micrometri. Per estrarre la membrana indipendente, riempire il piatto con acqua distillata calda.
Dopo 10 minuti, la membrana indipendente si stacca dal piatto. Per attivare la membrana, immergere la membrana in una soluzione di acido solforico molare per due ore a 80 gradi Celsius, seguita da almeno tre lavaggi di 10 minuti con un litro di acqua distillata a temperatura ambiente per lavaggio. Sciogliere il 10% in peso la soluzione di ionomero FAA-3 in solvente NMP per due ore a temperatura ambiente e 500 giri al minuto.
Alla fine dell'incubazione, filtrare circa 30 millilitri di soluzione attraverso un colino per pori da 100 micron in una piastra di Petri di vetro di 18 centimetri. Dopo aver rimosso eventuali bolle d'aria, posizionare il piatto in un forno a 100 gradi Celsius per 24 ore. Utilizzare acqua distillata calda per estrarre la membrana essiccata come dimostrato e attivare la membrana in un litro di idrossido di sodio per due ore.
Quindi lavare la membrana attivata tre volte con un litro di acqua distillata per lavaggio come dimostrato. Dopo l'attivazione, tagliare le membrane di scambio ionico e anione a 49 centimetri quadrati. Per fabbricare una pila RED, posizionare una piastra PMMA spessa tre centimetri con l'elettrodo rivolto verso l'alto e posizionare una guarnizione di gomma e un distanziale sull'elettrodo.
Posizionare la membrana di scambio di cationi e la membrana di scambio di anione su entrambi i lati della guarnizione. Posizionare una guarnizione in silicio e un distanziale su ogni membrana e posizionare una seconda piastra PMMA sul secondo strato di distanziale e guarnizioni. Quindi utilizzare un azionamento digitale con una forza di 25 newton meter per fissare la configurazione con dadi, bulloni e rondelle.
Una volta assemblata la pila, posizionare un elettrodo in rete di titanio rivestito con una miscela uno-a-uno di iridio e rutenio alla fine di ogni piastra e utilizzare clip coccodrillo per collegare gli elettrodi al misuratore di sorgente. Almeno due ore prima dell'analisi, aggiungere cinque litri di una soluzione di cloruro di sodio basso molare 0,01 e cinque litri di una soluzione di cloruro di sodio ad alto contenuto di 0,6 molare a singoli grandi contenitori collegati a una pompa peristaltica e mescolare le soluzioni continuamente a temperatura ambiente. Per eseguire l'analisi RED aggiungere la soluzione di risciacquo molare 0,05 a un terzo contenitore e utilizzare tubi di gomma per collegare tutti e tre i contenitori attraverso la pompa peristaltica e i manometri all'assieme RED.
Impostare la portata della soluzione di risciacquo su 50 millilitri al minuto e la portata delle soluzioni di sale su 100 millilitri al minuto e controllare i tubi per eliminare qualsiasi flusso incrociato o perdita. Eseguire una lettura del manometro per assicurarsi che la lettura sia stabile. Dopo che le soluzioni hanno attraversato lo stack almeno per cinque minuti, utilizzare un misuratore di sorgente collegato a entrambi gli elettrodi e alla pila RED per misurare le prestazioni di uscita dell'elettrodialisi inversa con il metodo galvanostat.
Il dispositivo di elettrodialisi inversa funge da potenziale candidato per soddisfare la domanda universale di future crisi energetiche. La differenza nel gradiente di salinità della concentrazione di sale dà origine alla tensione del circuito aperto, che dipende dalla resistenza interna della pila di elettrodialisi inversa. In questa analisi, la densità di potenza massima per la pila di elettrodialisi inversa era di circa 0,7 watt per metro quadrato, e la densità di potenza netta calcolata era di circa 0,65 watt per metro quadrato a una portata fissa.
Come osservato, la densità di potenza della cella è aumentata inizialmente al valore massimo di densità di corrente prima di cadere in risposta ad un aumento della resistenza interna della pila RED. È importante controllare regolarmente la connessione dei tubi, il flusso incrociato della soluzione e i liquidi per produrre prestazioni simili efficienti e stabili. La preparazione di una membrana uniforme di grande area destabilizzerà le prestazioni cellulari senza incrostazioni della membrana e della perdita di soluzione.
Inoltre, funziona in modo efficiente in condizioni di stress.
