Безмембранные топливные элементы на основе перекиси водорода как перспективный источник чистой энергии

Summary

Этот протокол знакомит с проектированием и оценкой инновационных трехмерных электродов для топливных элементов на основе перекиси водорода с использованием гальванической ткани из углеродного волокна и электродов из вспененного никеля. Результаты исследования подчеркивают потенциал перекиси водорода в качестве многообещающего кандидата для устойчивых энергетических технологий.

Abstract

В углубленном исследовании безмембранных топливных элементов на основе перекиси водорода (H 2 O 2 FCs) показано, что перекись водорода (H 2 O₂), углеродно-нейтральное соединение, подвергается электрохимическому разложению с образованием H 2 O, O₂ и электрической энергии. Уникальные окислительно-восстановительныесвойства H 2 O₂ делают его жизнеспособным кандидатом для применения в устойчивой энергетике. Предлагаемая безмембранная конструкция учитывает ограничения обычных топливных элементов, включая сложность изготовления и проблемы проектирования. Представлен новый трехмерный электрод, синтезированный с помощью гальванических технологий. Изготовленный из ткани из углеродного волокна с гальваническим покрытием Au в сочетании с никель-пенопластом, этот электрод демонстрирует улучшенную кинетику электрохимической реакции, что приводит к увеличению плотности мощности для_H2O₂ FC. Производительность топливных элементов неразрывно связана с уровнем pH раствора электролита. Помимо применения в FC, такие электроды обладают потенциалом в портативных энергетических системах и в качестве катализаторов с большой площадью поверхности. В данном исследовании подчеркивается важность электродной инженерии в оптимизации потенциала Н2О2 как экологическичистого источника энергии.

Introduction

Топливный элемент — это электрохимическое устройство, которое использует топливо и окислитель для преобразования химических веществ в электрическую энергию. FC имеют более высокую эффективность преобразования энергии, чем традиционные двигатели внутреннего сгорания, поскольку они не связаны циклом^{Карно 1}. Благодаря использованию таких видов топлива, как водород (_H2)², борогидрид-водород (NaBH 4)3 и аммиак (NH ³)₄, FC стали перспективным источником энергии, который является экологически чистым и может достигать высоких эксплуатационных характеристик, пр....

Protocol

1. Предварительная обработка материалов

ПРИМЕЧАНИЕ: Никелирующий пенопласт (коммерчески доступный, см. Таблицу материалов) размером 25 мм x 25 мм x 1,5 мм используется для анода H 2O₂ FC.

1. Погрузите образец Ni-foam в спирт и деионизированную (DI) воду,.......

Discussion

Несколько параметров существенно влияют на производительность безмембранного топливного элемента с перекисью водорода, помимо pH раствора и концентрации_H2O2. Выбор материала электрода определяет электрокаталитическую активность и стабильность, в то время как площадь пове?.......

Materials

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