Name: ion-exchange membranes for the fabrication of reverse electrodialysis device
Uploaded: 2021-07-20T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Ion-Exchange Membranes for the Fabrication of Reverse Electrodialysis Device at JoVE.com

Эта работа была поддержана грантом Национального исследовательского фонда Кореи (NRF), финансируемым правительством Кореи (MEST) (No. НРФ-2017R1A2A2A05001329). Авторы рукописи благодарны Университету Соган, Сеул, Республика Корея.

1. Экспериментальное требование
<ol><li>Приобрести ионообменный иономерный полимер, полимерное волокно E-550 сульфированное-PEEK для приготовления CEM и FAA-3 для приготовления AEM. Убедитесь, что все иономерные полимеры хранятся в чистой, сухой и свободной от пыли среде перед использованием.</li>
	<...

<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>

В принципе работы RED в основном доминируют физико-химические свойства мембраны, которая является важной частью системы RED, как показано на рисунке 3. Здесь мы опишем фундаментальные характеристики мембраны для обеспечения высокопроизводительной системы RED. Удельная иоп...

Сбор энергии из природных ресурсов является экономичным методом, который является экологически чистым, тем самым делая нашу планету зеленой и чистой. До сих пор было предложено несколько процессов для извлечения энергии, но обратный электродиализ (RED) имеет огромный потенциал для преодоления энергетического кризиса проблема1. Производство электроэнергии от обратного электродиализа является технологическим прорывом для декарбонизации мировой энергетики. Как следует из названия, RED представляет собой обратный процесс, при котором альтернативный клеточный компартмент заполняется высококонцентрированным солевым раствором и низкоконцентрированным солевым раствором2. Химический потенциал, генерируемый разностью концентраций солей на ионообменных мембранах, собранных с электродов на конце отсека.
С 2000 года было опубликовано много научных статей, дающих представление о RED теоретически и экспериментально3,4. Систематические исследования условий эксплуатации и исследования надежности в стрессовых условиях улучшили архитектуру стека и повысили общую производительность ячейки. Несколько исследовательских групп отвлекли свое внимание на гибридное применение RED, такие как RED с процессом опреснения5,RED с солнечной энергией6,RED с процессом обратного осмоса (RO)5,RED с микробным топливным элементом7и RED с процессом радиационного охлаждения8. Как упоминалось ранее, существует много возможностей для реализации гибридного приложения RED для решения проблемы энергии и чистой воды.
Было принято несколько методов для повышения производительности КРАСНЫХ клеток и ионообменных способностей мембраны. Адаптация катионообменных мембран с различными типами ионов с использованием группы сульфоновой кислоты (-SO3H), группы фосфоновой кислоты (-PO3H2)и группы карбоновой кислоты (-COOH) является одним из эффективных способов изменения физико-химических свойств мембраны. Арионообменные мембраны сшиты с аммониевыми группами ( <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/62309/62209eq1.jpg"> )9. Высокая ионная проводимость AEM и CEM без ухудшения механической прочности мембраны является важным параметром для выбора подходящей мембраны для применения в устройстве. Прочная мембрана в условиях напряжения обеспечивает механическую стабильность мембраны и повышает долговечность устройства. Здесь в приложении RED используется уникальная комбинация высокоэффективных отдельно стоящих сульфированных поли (эфир эфир кетонов) (sPEEK) в качестве катионообменных мембран с FAA-3 в качестве анионообменных мембран. На рисунке 1 показана блок-схема экспериментальной процедуры.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62309/62309fig01.jpg"> Рисунок 1:Процедурная диаграмма. На блок-схеме представлена процедура, принятая для получения ионообменных мембран с последующим процессом измерения обратного электродиализа. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62309/62309fig01large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</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

Обратный электродиализ (RED) является эффективным способом получения энергии путем смешивания двух различных концентраций солей в воде с использованием катионообменных мембран (CEM) и анионообменных мембран (AEM). Стек RED состоит из чередующегося расположения катионообмонной мембраны и анионообменных мембран. Устройство RED выступает в качестве потенциального кандидата для удовлетворения универсального спроса на будущие энергетические кризисы. Здесь, в этой статье, мы демонстрируем процедуру изготовления устройства обратного электродиализа с использованием лабораторных CEM и AEM для производства электроэнергии. Активная площадь ионообмонной мембраны составляет 49см2. В этой статье мы представляем пошаговую процедуру синтеза мембраны с последующим измерением сборки и мощности стека. Также были объяснены условия измерения и расчет чистой выходной мощности. Кроме того, мы описываем фундаментальные параметры, которые учитываются для получения достоверного результата. Мы также предоставляем теоретический параметр, который влияет на общую производительность клеток, относящуюся к мембране и кормовому раствору. Короче говоря, этот эксперимент описывает, как собирать и измерять красные клетки на одной платформе. Он также содержит принцип работы и расчет, используемые для оценки чистой выходной мощности стека RED с использованием мембран CEM и AEM.

Выходная полезная мощность КРАСНАЯ клетка обычно генерирует электрическую энергию из градиента солености раствора соли, то есть движения ионов в противоположном направлении через мембрану. Чтобы правильно собрать стек RED, необходимо тщательно выровнять все слои, включая э?...

Watch this Scientific Journal Video about Ion-Exchange Membranes for the Fabrication of Reverse Electrodialysis Device at JoVE.com

Ion-Exchange Membranes for the Fabrication of Reverse Electrodialysis Device

Мы демонстрируем изготовление устройства обратного электродиализа с использованием катионообменных мембран (CEM) и анионообменных мембран (AEM) для производства электроэнергии.

Ионообменные мембраны для изготовления устройства обратного электродиализа

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

Этот протокол является бесшумным, чистым и устойчивым способом производства энергии. Он может легко решить проблему энергетического кризиса, преобразовав градиент солености воды в электричество. Метод предоставляет прямой список для расширения мембраны большой площади с выдающимися физико-химическими свойствами для получения эффективной энергии с использованием RED.Выходная производительность устройства RED может быть увеличена, а мембрана может быть использована в других электрохимических устройствах, таких как форез и окислительно-восстановительные проточные батареи. Приготовление однородного раствора, фильтрация, сушка, методы контроля, промывка, мембранная обработка, регулирование воспроизводимых характеристик мембраны. Выравнивание стека и оптимизация перепада давления имеют решающее значение для создания стабильной производительности устройства.Чтобы приготовить катионообменную мембрану, добавляют 5% сульфинитированных полиэфирэфиркетоновых волокон в колбу круглого дна объемом 250 миллилитров и растворяют волокна в растворителе диметилацетамида. Затем встряхните колбу в течение 10 минут, чтобы все полимеры иономера ососели на дно колбы. Поместите смесь в силиконовую масляную ванну с магнитным перемешиванием и энергично перемешивайте раствор со скоростью 500 оборотов в минуту в течение 24 часов при 80 градусах Цельсия для получения однородного раствора.На следующий день отфильтруйте 30 миллилитров раствора через фильтр из PTFE 0,45 микрометра в круглую стеклянную посуду диаметром 18 сантиметров. Используйте воздуходувку, чтобы удалить любые пузырьки перед помещением тарелки в духовку на 24 часа при 90 градусах Цельсия, чтобы создать отдельно стоящую мембрану толщиной около 50 микрометров. Чтобы извлечь отдельно стоящую мембрану, наполните блюдо теплой дистиллированной водой.Через 10 минут отдельно стоящая мембрана отсоедится от блюда. Для активации мембраны погружают мембрану в один молярный раствор серной кислоты на два часа при температуре 80 градусов Цельсия с последующим не менее трех 10-минутных промывок одним литром дистиллированной воды комнатной температуры за одну промывку. Растворяют 10% по массе раствора иономера FAA-3 в растворителе NMP в течение двух часов при комнатной температуре и 500 оборотах в минуту.В конце инкубации фильтруйте примерно 30 миллилитров раствора через 100-микроновое поровое ситечко в 18-сантиметровую стеклянную чашку Петри. После удаления пузырьков воздуха поместите блюдо в духовку при 100 градусах Цельсия на 24 часа. Используйте горячую дистиллированную воду для извлечения высушенной мембраны, как показано на демонстрации, и активируйте мембрану в одном литре гидроксида натрия в течение двух часов.Затем промыть активированную мембрану три раза одним литром дистиллированной воды за одну промывку, как показано. После активации разрезают катионную и анионообменную мембраны до 49 квадратных сантиметров. Чтобы изготовить стек RED, поместите пластину из ПММА толщиной три сантиметра с электродом вверх и поместите резиновую прокладку и прокладку на электрод.Поместите катионообменную мембрану и анионообменную мембрану по обе стороны прокладки. Поместите силиконовую прокладку и прокладку на каждую мембрану и поместите вторую пластину из ПММА на второй слой прокладок и прокладок. Затем используйте цифровой гаечный ключ с усилием 25 ньютон-метров, чтобы закрепить установку с помощью гаек, болтов и шайб.Когда стек будет собран, поместите один титановый сетчатый электрод, покрытый смесью иридия и рутения один к одному, на конце каждой пластины и используйте крокодиловые зажимы для подключения электродов к измерителю источника. По крайней мере, за два часа до анализа добавляют пять литров 0,01 молярного раствора хлорида натрия и пять литров раствора 0,6 молярного раствора хлорида натрия в отдельные большие емкости, подключенные к перистальтическому насосу, и непрерывно перемешивают растворы при комнатной температуре. Для выполнения анализа RED добавьте 0,05 молярного раствора в третий контейнер и используйте резиновые трубки для подключения всех трех контейнеров через перистальтический насос и манометры к сборке RED.Установите скорость потока раствора для промывки на уровне 50 миллилитров в минуту и скорость потока солевых растворов на 100 миллилитров в минуту и проверьте трубку, чтобы исключить любой поперечный поток или утечку. Выполните показания манометра, чтобы убедиться, что показания стабильны. После того, как растворы прошли через стек не менее пяти минут, используйте измеритель источника, подключенный к обоим электродам и к стеку RED, для измерения производительности обратного электродиализа методом гальваностата.Устройство обратного электродиализа выступает в качестве потенциального кандидата для удовлетворения универсального спроса на будущие энергетические кризисы. Разница в градиенте солености концентрации соли приводит к возникновению напряжения разомкнутой цепи, которое зависит от внутреннего сопротивления обратного электродиализного стека. В этом анализе максимальная плотность мощности для стека обратного электродиализа составляла около 0,7 Вт на квадратный метр, а расчетная чистая плотность мощности составляла около 0,65 Вт на квадратный метр при фиксированном расходе.Как было замечено, плотность мощности ячейки первоначально увеличивалась до максимального значения плотности тока, прежде чем упасть в ответ на увеличение внутреннего сопротивления стека RED. Важно регулярно перепроверять соединение трубки, перекрестный поток раствора и жидкости для получения эффективной и стабильной указанной производительности. Получение однородной мембраны большой площади дестабилизирует работу клетки без загрязнения мембраны и утечки раствора.Кроме того, он эффективно работает в стрессовых условиях.

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Изготовление VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Воздушные ячейки для электрохимической Тестирование

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

Изготовление однородных наномасштабных полостей с помощью кремниевой прямой вафельной связи

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

Создание массивов с помощью оптических насыщающихся переходов - Изготовление и характеристика

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

Методика сканирования сканирующего рассеивателя света (SLPS) для количественной оценки рассеяния вперед и назад с помощью интраокулярных линз

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...

Preparation of Large-area Vertical 2D Crystal Hetero-structures Through the Sulfurization of Transition Metal Films for Device Fabrication

Подготовка большой площади вертикальной 2D кристалл гетеро-структур через Sulfurization переходных металлов фильмов для изготовления устройства

We have demonstrated that through the sulfurization of transition metal films such as molybdenum (Mo) and tungsten (W), large-area and uniform transition ...

Fabrication of Magnetic Nanostructures on Silicon Nitride Membranes for Magnetic Vortex Studies Using Transmission Microscopy Techniques

Изготовление магнитных наноструктур на мембраны нитрида кремния магнитный вихревой исследований с использованием методов передачи микроскопии

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared ...

Fabrication of an Optical Cell Dryer for the Spectroscopic Analysis Cells

Изготовление оптических ячейки сушилка для спектроскопического анализа клеток

Optical cells, which are experimental instruments, are small, square tubes sealed on one side. A sample is placed in this tube, and a measurement is ...

Hybrid Printing for the Fabrication of Smart Sensors

Гибридная печать для изготовления интеллектуальных датчиков

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, ...

Fabrication of Nanoheight Channels Incorporating Surface Acoustic Wave Actuation via Lithium Niobate for Acoustic Nanofluidics

Изготовление нановысотных каналов, включающих поверхностную акустическую волну, активацию с помощью литиевого ниобата для акустических нанофлюидиков

Controlled nanoscale manipulation of fluids is known to be exceptionally difficult due to the dominance of surface and viscous forces. Megahertz-order ...

Pneumatically Driven Microfluidic Platform for Micro-Particle Concentration

Пневматическая микрофлюидная платформа для концентрации микрочастиц

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