Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Özet

Bu protokol, Au-elektrolizle kaplanmış karbon fiber kumaş ve Ni-köpük elektrotları kullanan hidrojen peroksit yakıt hücreleri için yenilikçi üç boyutlu elektrotların tasarımını ve değerlendirmesini sunar. Araştırma bulguları, hidrojen peroksitin sürdürülebilir enerji teknolojileri için umut verici bir aday olma potansiyelini vurgulamaktadır.

Özet

Membransız hidrojen peroksit bazlı yakıt hücrelerinin (H2O2FC'ler) derinlemesine incelenmesinde, karbon nötr bir bileşik olan hidrojen peroksitin (H2O2)H2O, O2 ve elektrik enerjisi üretmek için elektrokimyasal ayrışmaya uğradığı gösterilmiştir. H2O2'nin benzersiz redoks özellikleri, onu sürdürülebilir enerji uygulamaları için uygun bir aday olarak konumlandırmaktadır. Önerilen membransız tasarım, üretim karmaşıklıkları ve tasarım zorlukları dahil olmak üzere geleneksel yakıt hücrelerinin sınırlamalarını ele almaktadır. Elektrokaplama teknikleriyle sentezlenen yeni bir üç boyutlu elektrot tanıtıldı. Ni-köpük ile birleştirilmiş Au-elektrolizle kaplanmış karbon fiber kumaştan üretilen bu elektrot, H2O2FC'ler için artan bir güç yoğunluğuna yol açan gelişmişelektrokimyasal reaksiyon kinetiği sergiler. Yakıt hücrelerinin performansı, elektrolit çözeltisinin pH seviyeleri ile karmaşık bir şekilde bağlantılıdır. FC uygulamalarının ötesinde, bu tür elektrotlar taşınabilir enerji sistemlerinde ve yüksek yüzey alanlı katalizörler olarak potansiyele sahiptir. Bu çalışma, çevre dostu bir enerji kaynağı olarakH2O2'ninpotansiyelini optimize etmede elektrot mühendisliğinin önemini vurgulamaktadır.

Giriş

Yakıt hücresi, kimyasalları elektrik enerjisine dönüştürmek için yakıt ve oksidan kullanan elektrokimyasal bir cihazdır. FC'ler, Carnot Döngüsü1'e bağlı olmadıkları için geleneksel içten yanmalı motorlardan daha yüksek enerji dönüşüm verimliliğine sahiptir. Hidrojen (H2)2, borhidrür-hidrojen (NaBH4)3 ve amonyak (NH3)4 gibi yakıtları kullanan FC'ler, çevresel olarak temiz ve yüksek performans elde edebilen, insanların fosil yakıtlara olan bağımlılığını azaltmak için önemli bir potansiyel sunan, umut verici bir enerji kaynağı haline gelmiştir.....

Protokol

1. Malzemelerin ön işlenmesi

NOT: H 25 O2 FC'nin anodu için25mm x 1.5 mm x 2 mm'lik Ni-köpük (ticari olarak temin edilebilir, Malzeme Tablosuna bakın) kullanılır.

  1. Ni-köpük örneğini alkole ve deiyonize (DI) suya daldırın, üç kez, çözücü ve suda 5 dakika sonikat yapın. Ardından, Ni-köpüğü temiz bir cam alt tabaka üzerine yerleştirin.
  2. Katot substratı olarak karbon fiber kumaşı ( Malzeme Tablosuna bakın) kullanın. Karbon bezi makas kullanarak 25 mm x 25 mm kare parçalar halinde kesin.
  3. Karbon bez örneğini aseton, %75 alkol, DI suya daldırın ve ....

Temsili Sonuçlar

Galvanik kaplama sonuçları
Şekil 2, galvanik kaplama sonuçlarını göstermektedir. Şekil 2A, X-ışını kırınım sonucunu göstermektedir. Şekil 2B,C mikrograflardır. Şekil 2D,E SEMM sonuçlarıdır. Karbon fiber kumaş (CF) üzerinde altının (Au) etkili birikimi, ilk olarak, Şekil 2B, C'de

Tartışmalar

Çeşitli parametreler, membransız bir hidrojen peroksit yakıt hücresinin performansını, çözelti pH'ı veH2O2konsantrasyonunun ötesinde önemli ölçüde etkiler. Elektrot malzemesinin seçimi, elektrokatalitik aktiviteyi ve stabiliteyi belirlerken, elektrotun yüzey alanı reaksiyon alanlarını artırabilir. Çalışma sıcaklığı reaksiyon kinetiğini etkiler ve reaktanların akış hızı, yakıt ve oksidanın karıştırma verimliliğini belirleyebilir. Kullanılan herhangi bir katali.......

Açıklamalar

Yazarların beyan edecek herhangi bir çatışması yoktur.

Teşekkürler

Bu çalışma, Çin Ulusal Anahtar Teknolojiler Ar-Ge Programı (2021YFA0715302 ve 2021YFE0191800), Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (61975035 ve 52150610489) ve Şanghay Belediyesi Bilim ve Teknoloji Komisyonu (22ZR1405000) tarafından desteklenmiştir.

....

Malzemeler

NameCompanyCatalog NumberComments
AcetoneMerck & Co. Inc. (MRK)67-64-1solution for pre-process of materials
AlcoholMerck & Co. Inc. (MRK)64-17-5solution for pre-process of materials
Carbon fiber clothSoochow Willtek photoelectric materials co.,Ltd.W0S1011substrate material for electroplating method
Electrochemistry station Shanghai Chenhua Instrument Co., Ltd.CHI600Edevice for electroplating method and fuel cell performance characterization
Gold chloride trihydrateShanghai Aladdin Biochemical Technology Co.,Ltd.G141105-1gmain solute for electroplating method
Hydrochloric acidSinopharm Chemical ReagentCo., Ltd10011018adjustment of solution pH
Hydrogen peroxideSinopharm Chemical ReagentCo., Ltd10011208fuel of cell
Nickel foamWilltek photoelectric materials co.ltd(Soochow,China)KSH-2011anode material for hydrogen peroxide fuel cell
Potassium chlorideShanghai Aladdin Biochemical Technology Co.,Ltd.10016308additives for electroplating method
Scanning electron microscopeCarl Zeiss AGEVO 10structural characterization for sample
Sodium hydroxideSinopharm Chemical ReagentCo., Ltd10019718adjustment of solution pH
X-Ray differaction machineBruker CorporationD8 Advancestructural characterization for sample

Referanslar

  1. Sazali, N., Wan Salleh, W. N., Jamaludin, A. S., Mhd Razali, M. N. New perspectives on fuel cell technology: A brief review. Membranes. 10 (5), 99 (2020).
  2. Singla, M. K., Nijhawan, P., Oberoi, A. S. Hydrogen fuel and fuel cell te....

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

This article has been published

Video Coming Soon