Ионообменные мембраны для изготовления устройства обратного электродиализа

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.