Name: ion-exchange membranes for the fabrication of reverse electrodialysis device
Uploaded: 2021-07-20T13:00:00
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इस काम को कोरिया सरकार (एमईएसटी) (नहीं) द्वारा वित्त पोषित नेशनल रिसर्च फाउंडेशन ऑफ कोरिया (एनआरएफ) अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था । एनआरएफ-2017R1A2A2A05001329) । पांडुलिपि के लेखक सोगांग विश्वविद्यालय, सियोल, कोरिया गणराज्य के आभारी हैं।

1. प्रायोगिक आवश्यकता
<ol><li>एईएम तैयार करने के लिए सीईएम और एफएए-3 तैयार करने के लिए आयन-एक्सचेंज आयनोमर पॉलीमर, ई-550 सल्फोनेटेड-पीप पॉलिमर फाइबर खरीदें। सुनिश्चित करें कि सभी आयनोमर पॉलिमर उपयोग से पहले ए?...

<ol>
	<li>Dlugolecki, P., Gambier, A., Nijmeijer, K., Wessling, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Practical+potential+of+reverse+electrodialysis+as+process+for+sustainable+energy+generation.">Practical potential of reverse electrodialysis as process for sustainable energy generation.</a> Environmental Science &amp; Technology. 43, 6888-6894 (2009).</li><li>Kim, D., Kwon, K., Kim, D. H., Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Energy Generation Using Reverse Electrodialysis: Principles, Implementation, and Applications. , (2019).</li><li>Mei, Y., Tang, C. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+developments+and+future+perspectives+of+reverse+electrodialysis+technology:+A+review.">Recent developments and future perspectives of reverse electrodialysis technology: A review.</a> Desalination. 425, 156-174 (2018).</li><li>Yip, N. Y., Brogioli, D., Hamelers, H. V. M., Nijmeijer, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Salinity+gradients+for+sustainable+energy:+primer,+progress,+and+prospects.">Salinity gradients for sustainable energy: primer, progress, and prospects.</a> Environmental Science &amp; Technology. 50, 12072-12094 (2016).</li><li>Li, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+hybrid+process+of+reverse+electrodialysis+and+reverse+osmosis+for+low+energy+seawater+desalination+and+brine+management.">A novel hybrid process of reverse electrodialysis and reverse osmosis for low energy seawater desalination and brine management.</a> Applied Energy. 104, 592-602 (2013).</li><li>Brauns, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Salinity+gradient+power+by+reverse+electrodialysis:+effect+of+model+parameters+on+electrical+power+output.">Salinity gradient power by reverse electrodialysis: effect of model parameters on electrical power output.</a> Desalination. 237, 378-391 (2009).</li><li>Cusick, R. D., Kim, Y., Logan, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+capture+from+thermolytic+solutions+in+microbial+reverse-electrodialysis+cells.">Energy capture from thermolytic solutions in microbial reverse-electrodialysis cells.</a> Science. 335, 1474-1477 (2012).</li><li>Kim, D. H., Park, B. H., Kwon, K., Li, L., Kim, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+of+power+generation+with+thermolytic+reverse+electrodialysis+for+low-grade+waste+heat+recovery.">Modeling of power generation with thermolytic reverse electrodialysis for low-grade waste heat recovery.</a> Applied Energy. 189, 201-210 (2017).</li><li>Hong, J. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+ion+exchange+membranes+and+system+performance+in+reverse+electrodialysis+for+power+generation:+A+review.">Potential ion exchange membranes and system performance in reverse electrodialysis for power generation: A review.</a> Journal of Membrane Science. 486, 71-88 (2015).</li><li>Choi, S. -. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+fuel+crossover+in+open+electrochemical+cells+by+tuning+the+water+nanochannel+for+power+generation.">Controlling fuel crossover in open electrochemical cells by tuning the water nanochannel for power generation.</a> ACS Sustainable Chemistry &amp; Engineering. 8, 8613-8623 (2020).</li><li>Shah, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modified+single-wall+carbon+nanotube+for+reducing+fouling+in+perfluorinated+membrane-based+reverse+electrodialysis.">Modified single-wall carbon nanotube for reducing fouling in perfluorinated membrane-based reverse electrodialysis.</a> International Journal of Hydrogen Energy. 45, 30703-30719 (2020).</li><li>Kwon, K., Han, J., Park, B. H., Shin, Y., Kim, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brine+recovery+using+reverse+electrodialysis+in+membrane-based+desalination+processes.">Brine recovery using reverse electrodialysis in membrane-based desalination processes.</a> Desalination. 362, 1-10 (2015).</li><li>Kwon, K., Park, B. H., Kim, D. H., Kim, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parametric+study+of+reverse+electrodialysis+using+ammonium+bicarbonate+solution+for+low-grade+waste+heat+recovery.">Parametric study of reverse electrodialysis using ammonium bicarbonate solution for low-grade waste heat recovery.</a> Energy Conversion and Management. 103, 104-110 (2015).</li><li>Hatzell, M. C., Ivanov, I., Cusick, R. D., Zhu, X., Logan, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+hydrogen+production+and+electrical+power+generation+for+energy+capture+in+closed-loop+ammonium+bicarbonate+reverse+electrodialysis+systems.">Comparison of hydrogen production and electrical power generation for energy capture in closed-loop ammonium bicarbonate reverse electrodialysis systems.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 16, 1632-1638 (2014).</li><li>Zhu, X. P., He, W. H., Logan, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reducing+pumping+energy+by+using+different+flow+rates+of+high+and+low+concentration+solutions+in+reverse+electrodialysis+cells.">Reducing pumping energy by using different flow rates of high and low concentration solutions in reverse electrodialysis cells.</a> Journal of Membrane Science. 486, 215-221 (2015).</li><li>Vermaas, D. A., Saakes, M., Nijmeijer, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Doubled+power+density+from+salinity+gradients+at+reduced+intermembrane+distance.">Doubled power density from salinity gradients at reduced intermembrane distance.</a> Environmental Science &amp; Technology. 45, 7089-7095 (2011).</li><li>Veerman, J., Saakes, M., Metz, S. J., Harmsen, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reverse+electrodialysis:+Performance+of+a+stack+with+50+cells+on+the+mixing+of+sea+and+river+water.">Reverse electrodialysis: Performance of a stack with 50 cells on the mixing of sea and river water.</a> Journal of Membrane Science. 327, 136-144 (2009).</li><li>Veerman, J., Saakes, M., Metz, S. J., Harmsen, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+power+from+sea+and+river+water+by+reverse+electrodialysis:+a+first+step+from+the+laboratory+to+a+real+power+plant.">Electrical power from sea and river water by reverse electrodialysis: a first step from the laboratory to a real power plant.</a> Environmental Science &amp; Technology. 44, 9207-9212 (2010).</li><li>Batchelor, C. K., Batchelor, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> An Introduction to Fluid Dynamics. , (2000).</li><li>Schock, G., Miquel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+transfer+and+pressure+loss+in+spiral+wound+modules.">Mass transfer and pressure loss in spiral wound modules.</a> Desalination. 64, 339-352 (1987).</li><li>Da Costa, A. R., Fane, A. G., Wiley, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spacer+characterization+and+pressure+drop+modelling+in+spacer-filled+channels+for+ultrafiltration.">Spacer characterization and pressure drop modelling in spacer-filled channels for ultrafiltration.</a> Journal of Membrane Science. 87, 79-98 (1994).</li><li>Vermaas, D. A., Veerman, J., Saakes, M., Nijmeijer, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+multivalent+ions+on+renewable+energy+generation+in+reverse+electrodialysis.">Influence of multivalent ions on renewable energy generation in reverse electrodialysis.</a> Energy &amp; Environmental Science. 7, 1434-1445 (2014).</li><li>Vermaas, D. A., Saakes, M., Nijmeijer, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+mixing+in+the+diffusive+boundary+layer+for+energy+generation+in+reverse+electrodialysis.">Enhanced mixing in the diffusive boundary layer for energy generation in reverse electrodialysis.</a> Journal of Membrane Science. 453, 312-319 (2014).</li><li>Moreno, J., Grasman, S., van Engelen, R., Nijmeijer, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Upscaling+reverse+electrodialysis.">Upscaling reverse electrodialysis.</a> Environmental Science &amp; Technology. 52, 10856-10863 (2018).</li><li>Sarkar, S., SenGupta, A. K., Prakash, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+donnan+membrane+principle:+opportunities+for+sustainable+engineered+processes+and+materials.">The donnan membrane principle: opportunities for sustainable engineered processes and materials.</a> Environmental Science &amp; Technology. 44, 1161-1166 (2010).</li><li>Kim, H. -. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+power+density+of+reverse+electrodialysis+with+pore-filling+ion+exchange+membranes+and+a+high-open-area+spacer.">High power density of reverse electrodialysis with pore-filling ion exchange membranes and a high-open-area spacer.</a> Journal of Materials Chemistry A. 3, 16302-16306 (2015).</li><li>D&#322;ugo&#322;&#281;cki, P., Nymeijer, K., Metz, S., Wessling, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+status+of+ion+exchange+membranes+for+power+generation+from+salinity+gradients.">Current status of ion exchange membranes for power generation from salinity gradients.</a> Journal of Membrane Science. 319, 214-222 (2008).</li><li>Geise, G. M., Curtis, A. J., Hatzell, M. C., Hickner, M. A., Logan, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Salt+concentration+differences+alter+membrane+resistance+in+reverse+electrodialysis+stacks.">Salt concentration differences alter membrane resistance in reverse electrodialysis stacks.</a> Environmental Science &amp; Technology Letters. 1, 36-39 (2014).</li></ol>

लाल के काम करने के सिद्धांत में मुख्य रूप से झिल्ली के भौतिक रसायन गुणों का प्रभुत्व है, जो लाल प्रणाली का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, जैसा कि चित्र 3में दर्शाया गया है। यहां, हम उच्च प्रदर्शन वा?...

प्राकृतिक संसाधनों से ऊर्जा संचयन एक किफायती तरीका है जो पर्यावरण के अनुकूल है, जिससे हमारे ग्रह को हरा और स्वच्छ बना दिया जाता है । ऊर्जा निकालने के लिए अब तक कई प्रक्रियाओं का प्रस्ताव किया गया है, लेकिन रिवर्स इलेक्ट्रोडायलिसिस (रेड) में ऊर्जा संकट के मुद्दे को दूर करने की एक विशाल क्षमता है1। रिवर्स इलेक्ट्रोडायलिसिस से बिजली उत्पादन वैश्विक ऊर्जा के विकार्बनीकरण के लिए एक तकनीकी सफलता है। जैसा कि नाम से पता चलता है, लाल एक रिवर्स प्रक्रिया है, जहां वैकल्पिक सेल डिब्बे उच्च केंद्रित नमक समाधान और कम केंद्रित नमक समाधान2से भरा हुआ है। डिब्बे के अंत में इलेक्ट्रोड से एकत्र आयन-विनिमय झिल्ली में नमक एकाग्रता अंतर से उत्पन्न रासायनिक क्षमता।
वर्ष 2000 के बाद से, कई शोध लेख प्रकाशित किए गए हैं, जो सैद्धांतिक रूप से और प्रयोगात्मक रूप से3, 4लाल रंग में अंतर्दृष्टि प्रदान करतेहैं। तनाव की स्थिति में ऑपरेशन की स्थिति और विश्वसनीयता अध्ययन पर व्यवस्थित अध्ययन ने स्टैक आर्किटेक्चर में सुधार किया और समग्र कोशिका प्रदर्शन को बढ़ाया। कई शोध समूहों ने लाल के हाइब्रिड आवेदन की ओर अपना ध्यान हटा दिया है, जैसे विलवणीकरण प्रक्रिया5के साथ लाल, सौर ऊर्जा के साथलाल,रिवर्स ऑस्मोसिस (आरओ) प्रक्रिया5के साथ लाल, माइक्रोबियल ईंधन सेल7के साथ लाल, और रेडिएटिव कूलिंग प्रक्रिया8के साथ लाल। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, ऊर्जा और स्वच्छ पानी की समस्या को हल करने के लिए लाल के हाइब्रिड एप्लिकेशन को लागू करने में काफी गुंजाइश है।
रेड सेल के प्रदर्शन और झिल्ली की आयन-विनिमय क्षमता को बढ़ाने के लिए कई तरीके अपनाए गए हैं। सल्फोनिक एसिड समूह (-एसओ3एच), फॉस्फोनिक एसिड समूह (-पीओ3एच2),और कार्बोक्सिलिक एसिड समूह (-सीओओएच) का उपयोग करके विभिन्न प्रकार के आयनों के साथ आयन-विनिमय झिल्ली को सिलाई करना झिल्ली के भौतिक रसायन गुणों को बदलने के प्रभावी तरीकों में से एक है। एनियन-एक्सचेंज झिल्ली अमोनियम समूहों <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/62309/62209eq1.jpg"> ()9के अनुरूप हैं। झिल्ली की यांत्रिक शक्ति को बिगड़ने के बिना एईएम और सीईएम की उच्च आयनिक चालकता डिवाइस आवेदन के लिए एक उपयुक्त झिल्ली का चयन करने के लिए आवश्यक पैरामीटर है। तनाव की स्थिति में मजबूत झिल्ली झिल्ली को यांत्रिक स्थिरता प्रदान करती है और डिवाइस के स्थायित्व को बढ़ाती है। यहां, उच्च प्रदर्शन वाले मुक्त-खड़े सल्फोनेटेड पॉली (ईथर ईथर कीटोन) (स्पेक) का एक अनूठा संयोजन एफएए-3 के साथ आयन-एक्सचेंज झिल्ली के रूप में आयन-एक्सचेंज झिल्ली का उपयोग लाल आवेदन में किया जाता है। चित्रा 1 प्रायोगिक प्रक्रिया के प्रवाह चार्ट को दिखाता है।
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62309/62309fig01.jpg"> चित्रा 1:प्रक्रिया चार्ट। प्रवाह चार्ट आयन-विनिमय झिल्ली की तैयारी के लिए अपनाई गई प्रक्रिया प्रस्तुत करता है जिसके बाद रिवर्स इलेक्ट्रोडायलिसिस की माप के लिए प्रक्रिया होती है। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62309/62309fig01large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।</a>

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>AEM based membrane</td>
			<td>Fumion</td>
			<td>P1810-194</td>
			<td>Ionomer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CEM based membrane</td>
			<td>Fumion</td>
			<td>E550</td>
			<td>Ionomer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital torque wrench</td>
			<td>Torqueworld</td>
			<td>WP2-030-09000251</td>
			<td>wrench</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Labview software</td>
			<td>Natiaonal Instrument</td>
			<td>-</td>
			<td>Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laptop</td>
			<td>LG</td>
			<td>-</td>
			<td>PC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic stirrer</td>
			<td>Lab Companion</td>
			<td>-</td>
			<td>MS-17BB</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N, N-Dimethylacetamide</td>
			<td>Sigma aldrich</td>
			<td>271012</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-Methyl-2- pyrrolidone</td>
			<td>Daejung</td>
			<td>872-50-4</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peristaltic pump</td>
			<td>EMS tech Inc</td>
			<td>-</td>
			<td>EMP 2000W</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium hexacyanoferrate(II) trihydrate</td>
			<td>Sigma aldrich</td>
			<td>P3289</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium hexacyanoferrate(III)</td>
			<td>Sigma aldrich</td>
			<td>244023</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure Gauge</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>-</td>
			<td>Guage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reverse electrodialysis setup</td>
			<td>fabricated in lab</td>
			<td>-</td>
			<td>Device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RO system pure water</td>
			<td>KOTITI</td>
			<td>-</td>
			<td>Water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary evaporator</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>YEFO-KTPM</td>
			<td>Induction motor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride</td>
			<td>Sigma aldrich</td>
			<td>S9888</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Hydroxide</td>
			<td>Merk</td>
			<td>1310-73-2</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Source meter</td>
			<td>Keithley</td>
			<td>-</td>
			<td>2410</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spacer</td>
			<td>Nitex, SEFAR</td>
			<td>06-250/34</td>
			<td>Spacer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfuric acid</td>
			<td>Daejung</td>
			<td>7664-93-9</td>
			<td>Chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tube</td>
			<td>Masterflex tube</td>
			<td>96410-25</td>
			<td>Rubber tube</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ion-exchange membranes for the fabrication of reverse electrodialysis device

रिवर्स इलेक्ट्रोडायलिसिस (रेड) सीईसी-एक्सचेंज झिल्ली (सीईएम) और एनियन-एक्सचेंज झिल्ली (एईएम) का उपयोग करके पानी में दो अलग-अलग नमक सांद्रता को मिलाकर बिजली उत्पन्न करने का एक प्रभावी तरीका है। लाल स्टैक ईक-एक्सचेंज झिल्ली और एनियन-एक्सचेंज झिल्ली की एक वैकल्पिक व्यवस्था से बना है। लाल डिवाइस भविष्य के ऊर्जा संकट के लिए सार्वभौमिक मांग को पूरा करने के लिए एक संभावित उंमीदवार के रूप में कार्य करता है । यहां, इस लेख में, हम बिजली उत्पादन के लिए प्रयोगशाला-पैमाने पर सीईएम और एईएम का उपयोग करके रिवर्स इलेक्ट्रोडायलिसिस डिवाइस बनाने के लिए एक प्रक्रिया प्रदर्शित करते हैं। आयन-विनिमय झिल्ली का सक्रिय क्षेत्र 49 सेमी2है। इस लेख में, हम झिल्ली को संश्लेषित करने के लिए एक कदम-दर-कदम प्रक्रिया प्रदान करते हैं, जिसके बाद स्टैक की असेंबली और पावर मेजरमेंट होता है। माप शर्तों और शुद्ध बिजली उत्पादन गणना भी समझाया गया है । इसके अलावा, हम उन मौलिक मापदंडों का वर्णन करते हैं जिन्हें विश्वसनीय परिणाम प्राप्त करने के लिए ध्यान में रखा जाता है। हम एक सैद्धांतिक पैरामीटर भी प्रदान करते हैं जो झिल्ली और फ़ीड समाधान से संबंधित समग्र सेल प्रदर्शन को प्रभावित करता है। संक्षेप में, यह प्रयोग एक ही मंच पर लाल कोशिकाओं को इकट्ठा करने और मापने का तरीका बताता है। इसमें सीईएम और एईएम झिल्ली का उपयोग करके लाल स्टैक के शुद्ध बिजली उत्पादन का आकलन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले कार्य सिद्धांत और गणना भी शामिल हैं।

शुद्ध बिजली उत्पादन लाल कोशिका आम तौर पर झिल्ली के माध्यम से विपरीत दिशा में नमक के घोल के लवणता ढाल से विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करती है, यानी आयनों का आंदोलन। लाल स्टैक को सही ढंग से इकट्ठा करने के ...

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Ion-Exchange Membranes for the Fabrication of Reverse Electrodialysis Device

हम बिजली उत्पादन के लिए एक आयन-एक्सचेंज झिल्ली (एईएम) का उपयोग करके रिवर्स इलेक्ट्रोडायलिसिस डिवाइस के निर्माण को प्रदर्शित करते हैं।

रिवर्स इलेक्ट्रोडायलिसिस डिवाइस के निर्माण के लिए आयन-एक्सचेंज झिल्ली

Reverse electrodialysis (RED) is an effective way to generate power by mixing two different salt concentrations in water using cation-exchange membranes ...

यह प्रोटोकॉल ऊर्जा उत्पादन का एक शोर मुक्त, स्वच्छ और टिकाऊ तरीका है। इसमें पानी लवणता ढाल को बिजली में बदलकर ऊर्जा संकट की समस्या को आसानी से हल किया जा सकता है। विधि लाल का उपयोग कर कुशल शक्ति पैदा करने के लिए बकाया फिजियोकेमिकल गुणों के साथ बड़े क्षेत्र झिल्ली का विस्तार करने के लिए एक सीधी सूची प्रदान करता है।लाल डिवाइस के उत्पादन प्रदर्शन को बढ़ाया जा सकता है और झिल्ली का उपयोग अन्य इलेक्ट्रोकेमिकल उपकरणों जैसे फीमेल और रेडॉक्स फ्लो बैटरी में किया जा सकता है। सजातीय समाधान तैयारी, निस्पंदन, सुखाने, नियंत्रण तकनीक, धोने, झिल्ली उपचार, प्रजनन योग्य झिल्ली प्रदर्शन को विनियमित। स्थिर डिवाइस प्रदर्शन के उत्पादन के लिए स्टैक अलाइनमेंट और प्रेशर ड्रॉप ऑप्टिमाइज़ेशन महत्वपूर्ण हैं।एक सियन एक्सचेंज झिल्ली तैयार करने के लिए, 250 मिलीलीटर राउंड बॉटम फ्लास्क में 5% सल्फिनेटेड पॉलीटेथेरकेटोन फाइबर जोड़ें और डिमेथिलेलेस्टामाइड सॉल्वेंट में फाइबर को भंग करें। फिर फ्लास्क को 10 मिनट तक हिलाएं ताकि सभी आयनोमर पॉलिमर फ्लास्क के नीचे बस जाएं। मिश्रण को एक चुंबकीय हलचल बार के साथ सिलिकॉन तेल स्नान में रखें और एक समरूप समाधान प्राप्त करने के लिए 80 डिग्री सेल्सियस पर 24 घंटे के लिए प्रति मिनट 500 क्रांतियों पर समाधान को तेजी से हिलाएं।अगले दिन, एक परिपत्र 18 सेंटीमीटर व्यास ग्लास डिश में एक 0.45 माइक्रोमीटर पीएफई फिल्टर के माध्यम से समाधान के 30 मिलीलीटर फ़िल्टर करें। लगभग 50 माइक्रोमीटर मोटी फ्रीस्टैंडिंग झिल्ली उत्पन्न करने के लिए 90 डिग्री सेल्सियस पर 24 घंटे के लिए ओवन में पकवान रखने से पहले किसी भी बुलबुले को हटाने के लिए एक एयर ब्लोअर का उपयोग करें। फ्रीस्टैंडिंग झिल्ली निकालने के लिए, गर्म आसुत पानी के साथ पकवान भरें।10 मिनट के बाद, फ्रीस्टैंडिंग झिल्ली डिश से अलग हो जाएगी। झिल्ली को सक्रिय करने के लिए, झिल्ली को 80 डिग्री सेल्सियस पर दो घंटे के लिए एक मोलर सल्फ्यूरिक एसिड समाधान में विसर्जित करें, इसके बाद प्रति वॉश कमरे के तापमान पर एक लीटर आसुत पानी के साथ कम से कम तीन 10 मिनट धोता है। कमरे के तापमान पर दो घंटे और प्रति मिनट 500 क्रांतियों के लिए एनएमपी सॉल्वेंट में वजन एफएए-3 आयनोमर समाधान द्वारा 10% भंग करें।इनक्यूबेशन के अंत में, एक 18 सेंटीमीटर ग्लास पेट्री डिश में एक 100 माइक्रोन पोर छलनी के माध्यम से समाधान के लगभग 30 मिलीलीटर फिल्टर। किसी भी हवा के बुलबुले को हटाने के बाद, पकवान को 24 घंटे के लिए 100 डिग्री सेल्सियस ओवन में रखें। सूखे झिल्ली को निकालने के लिए गर्म आसुत पानी का उपयोग करें और दो घंटे तक सोडियम हाइड्रोक्साइड के एक लीटर में झिल्ली को सक्रिय करें।फिर सक्रिय झिल्ली को प्रति धोने के प्रति एक लीटर आसुत पानी के साथ तीन बार धोएं जैसा कि प्रदर्शन किया गया है। सक्रियण के बाद, 49 वर्ग सेंटीमीटर तक सियन और एनियन एक्सचेंज झिल्ली को काटें। एक लाल ढेर बनाने के लिए, इलेक्ट्रोड का सामना करना पड़ रहा है और इलेक्ट्रोड पर एक रबर गैसकेट और स्पेसर जगह के साथ एक तीन सेंटीमीटर मोटी पीएमएमए प्लेट की स्थिति ।गैसकेट के दोनों ओर आयन एक्सचेंज झिल्ली और एनियन एक्सचेंज झिल्ली रखें। प्रत्येक झिल्ली पर एक सिलिकॉन गैसकेट और एक स्पेसर रखें और स्पेसर्स और गैसकेट की दूसरी परत पर एक दूसरी पीएमएमए प्लेट रखें। फिर नट, बोल्ट और वाशर के साथ सेटअप को सुरक्षित करने के लिए 25 न्यूटन मीटर बल के साथ एक डिजिटल रिंच ड्राइव का उपयोग करें।जब स्टैक इकट्ठा हो गया हो, तो प्रत्येक प्लेट के अंत में इरिडियम और रुथेनियम के एक-से-एक मिश्रण के साथ लेपित एक टाइटेनियम जाल इलेक्ट्रोड रखें और स्रोत मीटर से इलेक्ट्रोड को जोड़ने के लिए मगरमच्छ क्लिप का उपयोग करें। विश्लेषण से कम से कम दो घंटे पहले, एक 0.01 मोलर कम सोडियम क्लोराइड समाधान के पांच लीटर और एक पेरिस्टाल्टिक पंप से जुड़े व्यक्तिगत बड़े कंटेनरों के लिए एक 0.6 मोलर उच्च सोडियम क्लोराइड समाधान के पांच लीटर जोड़ें और कमरे के तापमान पर लगातार समाधान हलचल। लाल विश्लेषण करने के लिए एक तीसरे कंटेनर के लिए 0.05 मोलर कुल्ला समाधान जोड़ें और लाल असेंबली के लिए पेरिस्टाल्टिक पंप और दबाव गेज के माध्यम से सभी तीन कंटेनरों को जोड़ने के लिए रबर ट्यूब का उपयोग करें।प्रति मिनट 50 मिलीलीटर के लिए कुल्ला समाधान की प्रवाह दर और नमक समाधान की प्रवाह दर 100 मिलीलीटर प्रति मिनट के लिए निर्धारित करें, और किसी भी क्रॉसफ्लो या रिसाव को खत्म करने के लिए ट्यूबिंग की जांच करें। यह सुनिश्चित करने के लिए एक दबाव गेज पढ़ने का प्रदर्शन करें कि पढ़ना स्थिर है। समाधान के बाद कम से कम पांच मिनट के लिए स्टैक के माध्यम से चला है, दोनों इलेक्ट्रोड से जुड़े एक स्रोत मीटर का उपयोग करें और लाल ढेर करने के लिए galvanostat विधि द्वारा रिवर्स इलेक्ट्रोडायलिसिस उत्पादन प्रदर्शन को मापने के लिए।रिवर्स इलेक्ट्रोडायलिसिस डिवाइस भविष्य के ऊर्जा संकटों के लिए सार्वभौमिक मांग को पूरा करने के लिए एक संभावित उम्मीदवार के रूप में कार्य करता है । नमक एकाग्रता के लवणता ढाल में अंतर खुले सर्किट वोल्टेज को जन्म देता है, जो रिवर्स इलेक्ट्रोडायलिसिस स्टैक के आंतरिक प्रतिरोध पर निर्भर करता है। इस विश्लेषण में, रिवर्स इलेक्ट्रोडायलिसिस स्टैक के लिए अधिकतम बिजली घनत्व लगभग 0.7 वाट प्रति वर्ग मीटर था, और गणना की गई शुद्ध बिजली घनत्व एक निश्चित प्रवाह दर पर लगभग 0.65 वाट प्रति वर्ग मीटर था।जैसा कि देखा गया है, लाल स्टैक के आंतरिक प्रतिरोध में वृद्धि के जवाब में छोड़ने से पहले सेल का विद्युत घनत्व शुरू में अधिकतम वर्तमान घनत्व मूल्य तक बढ़ गया। कुशल और स्थिर उक्त प्रदर्शन के उत्पादन के लिए नियमित रूप से ट्यूबिंग कनेक्शन, समाधान क्रॉसफ्लो और तरल पदार्थ को क्रॉसचेक करना महत्वपूर्ण है। एक समान बड़े क्षेत्र झिल्ली की तैयारी झिल्ली और समाधान रिसाव को फाउल किए बिना सेल प्रदर्शन को अस्थिर करेगी।इसके अलावा, यह तनाव की स्थिति में कुशलता से काम करते हैं।

Research

JoVE Journal

Engineering

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The present article introduces a method for fabricating and operating a pneumatic valve to control particle concentration using a microfluidic platform. ...