このプロトコルは、ノイズフリーでクリーンで持続可能なエネルギー生成方法です。水の水分量勾配を電気に変換することで、エネルギー危機の問題を簡単に解決できます。この方法は、REDを用いて効率的な発電を行うための優れた物理化学的特性を有する広域膜を拡張するための直接リストを提供する。
REDデバイスの出力性能はスケールアップすることができ、膜は、フォレシスや酸化還元流電池などの他の電気化学デバイスで利用することができます。均質な溶液調製、ろ過、乾燥、制御技術、洗浄、膜処理、再現性膜性能を調節する。スタックアライメントと圧力低下の最適化は、安定したデバイスパフォーマンスを実現するために不可欠です。
カチオン交換膜を調製するには、250ミリリットルの丸底フラスコに5%スルフィン化ポリエーテレジルケトン繊維を加え、ジメチルアセトアミド溶媒に溶解する。その後、フラスコを10分間振り、すべてのアイオノマーポリマーがフラスコの底に落ち着くようにします。混合物を磁気攪拌棒でシリコンオイルバスに入れ、80°Cで24時間毎分500回転で溶液を激しく攪拌し、均質な溶液を得る。
翌日、0.45マイクロメートルのPTFEフィルターを通して30ミリリットルの溶液を円形の直径18センチメートルのガラス皿にフィルターします。風送機を使用して、オーブンに皿を90°Cで24時間置く前に気泡を取り除き、厚さ約50マイクロメートルの独立した膜を生成します。独立した膜を抽出するには、温かい蒸留水で皿を満たします。
10分後、独立した膜が皿から切り離されます。膜を活性化するには、膜を摂氏80度で2時間1モル硫酸溶液に浸し、続いて洗浄ごとに1リットルの蒸留水で少なくとも3回10分間洗浄する。室温で2時間、毎分500回転でNMP溶媒にFAA-3イオノマー溶液を10重量%溶解します。
インキュベーションの終わりに、100ミクロンの孔ストレーナーを通して約30ミリリットルの溶液を18センチメートルのガラスペトリ皿にフィルターします。気泡を取り除いた後、24時間摂氏100度のオーブンに皿を置きます。熱い蒸留水を使用して、乾燥した膜を抽出し、1リットルの水酸化ナトリウムで2時間活性化します。
次に、デモンストレーションのように、活性化膜を1回の蒸留水で3回洗浄します。活性化後、カチオンとアニオン交換膜を49平方センチメートルに切断します。RED スタックを製造するには、電極を上に向けて厚さ 3 センチの PMMA プレートを配置し、ゴム製のガスケットとスペーサを電極に配置します。
ガスケットの両側にカチオン交換膜とアニオン交換膜を配置します。シリコンガスケットとスペーサーを各膜に配置し、スペーサーとガスケットの第2層に2番目のPMMAプレートを配置します。次に、25ニュートンメーターの力を持つデジタルレンチドライブを使用して、ナット、ボルト、ワッシャーでセットアップを固定します。
スタックが組み立てられたら、各プレートの端にイリジウムとルテニウムの1対1の混合物でコーティングされたチタンメッシュ電極を1つ置き、ワニのクリップを使用して電極をソースメーターに接続します。分析の少なくとも2時間前に、0.01モル低塩化ナトリウム溶液5リットルと0.6モル高塩化ナトリウム溶液5リットルを蠕動ポンプに接続された個々の大きな容器に加え、室温で溶液を連続的に攪拌します。RED解析を実行するには、3番目の容器に0.05モルリンス溶液を追加し、ゴムチューブを使用して蠕動ポンプと圧力計を介して3つの容器すべてをREDアセンブリに接続します。
リンス溶液の流量を毎分50ミリリットル、塩溶液の流量を毎分100ミリリットルに設定し、チューブをチェックしてクロスフローや漏れを解消します。読み取り値が安定していることを確認するために、圧力計の読み取りを実行します。溶液がスタックを少なくとも5分間実行した後、電極とREDスタックの両方に接続されたソースメーターを使用して、ガルバノスタット法による逆電気透析出力性能を測定します。
逆電気透析装置は、将来のエネルギー危機に対する普遍的な需要を満たす候補として機能します。塩濃度の塩分濃度勾配の差は、逆電気透析スタックの内部抵抗に依存する開放回路電圧を生じさせる。この解析では、逆電気透析スタックの最大電力密度は1平方メートルあたり約0.7ワットであり、計算された正味電力密度は一定の流量で1平方メートルあたり約0.65ワットであった。
観察されたように、細胞の電力密度は、REDスタックの内部抵抗の増加に応答してドロップする前に、最初に最大電流密度値まで増加しました。効率的で安定した性能を生み出すためには、チューブ接続、溶液クロスフロー、液体を定期的にクロスチェックすることが重要です。均一な広域膜の調製は、膜を汚すことなく、細胞の性能を不安定にし、溶液漏出します.
さらに、ストレス条件下で効率的に動作します。
