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Methodenartikel

Membranlose Wasserstoffperoxid-Brennstoffzellen als vielversprechende saubere Energiequelle

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DOI:

10.3791/65920

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20. Oktober 2023

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1Department of Materials Science & State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Fudan University, 2Center for Photonic Science and Engineering, Skolkovo Institute of Science and Technology, 3Centro de Quimica Estrutural, Institute of Molecular Sciences, Instituto Superior Tecnico, Universidade de Lisboa, 4Center for Biomedical Engineering, School of Information Science and Technology, Fudan University, 5International Institute of Intelligent Nanorobots and Nanosystems, Fudan University, 6Shanghai Frontiers Science Research Base of Intelligent Optoelectronics and Perception, Fudan University, 7Yiwu Research Institute of Fudan University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Dieses Protokoll stellt das Design und die Evaluierung innovativer dreidimensionaler Elektroden für Wasserstoffperoxid-Brennstoffzellen unter Verwendung von Au-galvanisiertem Kohlefasergewebe und Ni-Schaum-Elektroden vor. Die Forschungsergebnisse unterstreichen das Potenzial von Wasserstoffperoxid als vielversprechender Kandidat für nachhaltige Energietechnologien.

Zusammenfassung

In einer eingehenden Untersuchung von membranlosen Brennstoffzellen auf Basis von Wasserstoffperoxid(H2O2FCs) wird gezeigt, dass Wasserstoffperoxid (H2O2),eine kohlenstoffneutrale Verbindung, elektrochemisch zerlegt wird, um H2O, O2 und elektrische Energie zuerzeugen. Die einzigartigen Redoxeigenschaften vonH2O2machen es zu einem praktikablen Kandidaten für nachhaltige Energieanwendungen. Das vorgeschlagene membranlose Design adressiert die Einschränkungen herkömmlicher Brennstoffzellen, einschließlich der Komplexität der Herstellung und der Designherausforderungen. Eine neuartige dreidimensionale Elektrode, die mittels Galvaniktechniken synthetisiert wird, wird vorgestellt. Diese Elektrode besteht aus Au-galvanisiertem Kohlefasergewebe in Kombination mit Ni-Schaum und weist eine verbesserte elektrochemische Reaktionskinetik auf, was zu einer erhöhten Leistungsdichte für H2O2-FCs führt. Die Leistung von Brennstoffzellen ist eng mit dem pH-Wert der Elektrolytlösung verbunden. Über FC-Anwendungen hinaus bergen solche Elektroden Potenzial in tragbaren Energiesystemen und als Katalysatoren mit großer Oberfläche. Diese Studie unterstreicht die Bedeutung der Elektrodentechnik für die Optimierung des Potenzials vonH2O2als umweltfreundliche Energiequelle.

Einleitung

Eine Brennstoffzelle ist ein elektrochemisches Gerät, das Brennstoff und Oxidationsmittel verwendet, um Chemikalien in elektrische Energie umzuwandeln. FCs haben einen höheren Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung als herkömmliche Verbrennungsmotoren, da sie nicht an den Carnot-Zyklus1 gebunden sind. Durch die Verwendung von Brennstoffen wie Wasserstoff (H2)2, Borhydrid-Wasserstoff (NaBH 4)3 und Ammoniak (NH3)4 sind FCs zu einer vielversprechenden Energiequelle geworden, die umweltfreundlich ist und eine hohe Leistung erzielen kann, was ein erhebliches Potenzial zur Verringerung der menschlichen Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen bietet. Die BZ-Technologie steht jedoch vor besonderen Herausforderungen. Ein weit verbreitetes Problem ist die interne Rolle einer Protonenaustauschmembran (PEM) im FC-System, die als Schutz gegen interne Kurzschlüsse dient. Die Integration einer elektrolytischen Membran trägt zu höheren Herstellungskosten, internem Schaltungswiderstand und architektonischer Komplexitätbei 5. Darüber hinaus führt die Umwandlung von Single-Compartment-FCs in Multi-Stack-Arrays zu zusätzlichen Komplikationen aufgrund des komplizierten Prozesses der Integration von Durchflusskanälen, Elektroden und Platten zur Verbesserung der Leistungs- und Stromausgänge5.

In den letzten Jahrzehnten wurden konzertierte Anstrengungen unternommen, um diese membranbezogenen Herausforderungen anzugehen und das FC-System zu rationalisieren. Insbesondere das Aufkommen membranloser FC-Konfigurationen mit laminaren Gleichströmungen bei niedrigen Reynoldszahlen hat eine innovative Lösung geboten. In solchen Anordnungen fungiert die Grenzfläche zwischen zwei Strömungen als "virtuelle" protonenleitende Membran6. Laminar-Flow-basierte FCs (LFFCs) wurden umfassend untersucht und nutzen die Vorteile der Mikrofluidik 7,8,9,10. LFFCs erfordern jedoch strenge Bedingungen, einschließlich eines hohen Energieaufwands für das Pumpen laminarer Kraftstoffe/Oxidationsmittel, der Minderung des Reaktantenübergangs in fluidischen Strömungen und der Optimierung hydrodynamischer Parameter.

In jüngster Zeit hat H2O2 als potenzieller Brennstoff und Oxidationsmittel an Interesse gewonnen, da es kohlenstoffneutral ist und Wasser (H2O) und Sauerstoff (O2) bei Elektrooxidations- und Elektroreduktionsprozessen an Elektroden11,12 liefert. H2O2kann unter Verwendung eines Zwei-Elektronen-Reduktionsverfahrens oder durch eines Zwei-Elektronen-Oxidationsprozesses aus Wasser12 in Massenproduktion hergestellt werden. Anschließend kann flüssigerH2O2-Kraftstoffim Gegensatz zu anderen gasförmigen Kraftstoffen in die bestehende Benzininfrastruktur integriert werden 5. Außerdem ermöglicht es die H2O2-Disproportionierungsreaktion,H2O2sowohl als Brennstoffals auch als Oxidationsmittel zu dienen. Figur 1A zeigt einen schematischen Aufbau einer einfachen H2O2FC-Architektur. Im Vergleich zu herkömmlichen FCs 2,3,4 nutzt derH2O2FC die Vorteile der Geräte-"Einfachheit". Yamasaki et al. demonstrierten membranlose H2O2-FCs, die sowohl als Brennstoff als auch als Oxidationsmittel dienen. Der beschriebene Mechanismus der elektrischen Energieerzeugung hat Forschungsgemeinschaften dazu inspiriert, diese Forschungsrichtung fortzusetzen6. In der Folge wurden Elektrooxidations- und Elektroreduktionsmechanismen unter Verwendung vonH2O2als Brennstoff und Oxidationsmittel durch die folgenden Reaktionen dargestellt:13,14

In den sauren Medien:

Anode: H2O2 →O2 + 2H++2E-; Ea1 = 0,68 V vs. SHE
Kathode: H2O2 + 2H++2E- → 2H2O; Ea2 = 1,77 V vs. SIE
Gesamt: 2 H 2 O 2 → 2H 2 O + O2

In den Basismedien:

H2O 2 + OH- → HO 2- + H 2O
Anode: HO2- + OH- → O2 +H2 O + 2E-; Eb1 = 0,15 V vs. SIE
Kathode: HO2- +H2O+ 2e- → 3OH-; Eb2 = 0,87 V vs. SIE
Gesamt: 2 H 2 O 2 → 2H 2 O + O2

Abbildung 1B veranschaulicht das Funktionsprinzip von H2O2FCs.H2O2 spendet Elektronen an der Anode und nimmt Elektronen an der Kathode auf. Der Elektronentransfer zwischen Anode und Kathode erfolgt über einen externen Stromkreis, was zur Erzeugung von Elektrizität führt. Das theoretische Leerlaufpotential (OCP) vonH2O2FC beträgt 1,09 V in sauren Medien und0,62 V in basischen Medien13. Zahlreiche experimentelle Ergebnisse zeigten jedoch niedrigere Werte von bis zu 0,75 V in sauren Medien und 0,35 V in basischen Medien im Vergleich zur theoretischen OCP. Diese Beobachtung kann auf das Vorhandensein eines gemischten Potentialszurückgeführt werden 13. Darüber hinaus kann die Leistung und Stromabgabe vonH2O2-FCs aufgrund der begrenzten katalytischen Selektivität der Elektroden nicht mit den genannten FCs 2,3,4 konkurrieren. Bemerkenswert ist jedoch, dass die derzeitige H2O2-FC-TechnologieH2-, NaBH4- und NH3-FCs in Bezug auf die Gesamtkosten übertreffen kann, wie in Tabelle 1 dargestellt. Daher bleibt die verbesserte katalytische Selektivität von Elektroden für die H2O2-Elektrooxidation und Elektroreduktion eine große Herausforderung für diese Geräte.

In dieser Studie führen wir eine dreidimensionale Elektrode mit poröser Struktur ein, um die Wechselwirkung zwischen der Elektrode und demH2O2-Kraftstoffzu verbessern, mit dem Ziel, die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen und die Leistung und Stromabgabe zu verbessern. Wir untersuchen auch den Einfluss des pH-Werts der Lösung und derH2O2-Konzentration auf die Leistung des FC. Das in dieser Studie verwendete Elektrodenpaar besteht aus einem vergoldeten Kohlefasergewebe und Nickelschaum. Die strukturelle Charakterisierung erfolgt mittels Röntgenbeugung (XRD) und Rasterelektronenmikroskopie (REM), wobei das Leerlaufpotential (OCP), die Polarisation und die Ausgangsleistungskurven als primäre Parameter für die FC-Prüfung dienen.

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Protokoll

1. Vorverarbeitung von Materialien

HINWEIS: Für die Anode der H2O2 FC wird Ni-Schaum (handelsüblich, siehe Materialtabelle) mit 25 mm x 25 mm x 1,5 mmverwendet.

  1. Tauchen Sie die Ni-Schaumprobe in Alkohol und deionisiertes (DI) Wasser, beschallen Sie sie dreimal 5 Minuten lang in Lösungsmittel und Wasser. Anschließend wird der Ni-Schaum auf ein sauberes Glassubstrat gelegt.
  2. Verwenden Sie das Kohlefasertuch (siehe Materialtabelle) als Kathodensubstrat. Schneide das Carbontuch mit einer Schere in quadratische Stücke von 25 mm x 25 mm.
  3. Tauchen Sie die Kohletuchprobe in Aceton, 75%igen Alkohol und DI-Wasser und beschallen Sie sie dreimal für jeweils 5 Minuten. Spülen Sie dann das Kohletuch mit DI-Wasser, um Alkoholrückstände zu entfernen. Legen Sie das Kohletuch auf ein Glassubstrat.
    ANMERKUNG: Basierend auf den diskutiertenForschungsergebnissen15,16 wurden Au als Kathode und Ni als Anode als Katalysatoren für H2O2-FCs ausgewählt. Metalle wie Pt, Pd, Ni, Au und Ag haben eine spezifische katalytische Selektivität gegenüber H2O2-Oxidations- oder Reduktionsreaktionen, was sie zu geeigneten Elektrodenmaterialien macht. Die Au@carbon Faserelektrode bietet eine Kombination aus elektrokatalytischer Aktivität, Stabilität und verbesserter Leitfähigkeit, was sie zu einer geeigneten Wahl für membranlose Wasserstoffperoxid-Brennstoffzellen macht.

2. Galvanisieren von Au auf einem Kohletuch

  1. Bereiten Sie die Reagenzien für die Galvanik vor, die sich aus den folgenden Chlorsäuren (HAuCl4), Kaliumchlorid (KCl), Salzsäure (HCl) und DI-Wasser ergeben (siehe Materialtabelle).
  2. Bereiten Sie 80 ml Lösungen (bezogen auf das Volumen des Becherglases) in einem sauberen Becherglas mit 0,005 M HAuCl4, 0,1 M KCl und 0,01 M HCl vor. Verschließen Sie die Öffnung und rühren Sie die Lösung 15 Minuten lang.
  3. Bereiten Sie das Galvanikmaterial, das Kohletuch und die Beschichtungslösung vor. Der Galvanikprozess wird von der elektrochemischen Station (ES) durchgeführt (siehe Materialtabelle).
    ANMERKUNG: Für die Beschichtung werden hier drei Elektrodenmethoden ausgewählt: Kohlenstoffgewebe als Arbeitselektrode (WE), Graphitstab als Gegenelektrode (CE) und Ag/AgCl (gesättigte 1 M KCl-Lösung) als Referenzelektrode (RE).
  4. Stellen Sie sicher, dass jede Elektrode das richtige Objekt einklemmt. Tauchen Sie die Elektroden in die Beschichtungslösung.
  5. Starten Sie die ES. Stellen Sie das Programm auf die Chronoamperometrie-Methode ein, wie in Abbildung 1C dargestellt. Stellen Sie sicher, dass ein einzelner Ablagekreis wie folgt ist: Arbeitspotential 0,1 V für 0,1 s und Ruhepotential 0,2 V für 0,2 s. Dadurch diffundiert das AuCl4--Ion gleichmäßig um das WE herum.
    1. Stellen Sie die Galvanikkreise auf 800, 1600, 2400 und 3200 Kreise ein. Führen Sie das Programm aus.
      HINWEIS: In der Regel kann das Chronoamperometrie-Methodenprogramm in ES keine 1600 Zyklen erreichen. Alternativ kann auch das Multi-Potential-Steps-Programm von ES für die Galvanikmethode verwendet werden, die gleiche Auswahl wie bei der Chronoamperometrie-Methode (siehe Herstellerangaben).
  6. Nach der Galvanisierung das ES schließen, die Reagenzien verpacken und das galvanisierte Au-Kohlefasertuch (Au@CF) auffangen.
  7. Tauchen Sie das Au@CF dreimal in das DI-Wasser, um die Lösungsreste zu entfernen. Legen Sie es zum Trocknen an der Luft auf ein Glassubstrat.
  8. Schneiden Sie den unbeschichteten Teil des Au@CF ab, der durch die Klemmen verursacht wurde, um zu verhindern, dass ein Teil von CF mit Lösungen in Kontakt kommt.
  9. Messen Sie die Größe von Au@CF (a: Länge, b: Breite) mit einem Lineal zur Berechnung von Strom-/Leistungsdichten.

3. Leistungscharakterisierung eines FC

  1. Es werden Lösungen mit zwei Konzentrationen hergestellt, eine Lösung für den pH-Gradienten (1 molH2O2, pH = 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13), während die anderefür den H2O2 (C HP) Gradienten (pH = 1, CHP = 0,25 mol, 0,5 mol, 1 mol, 2 mol) geeignet ist.
  2. Charakterisieren Sie die FC-Leistung durch ES mit zwei Elektroden für OCP und drei Elektroden für die Polarisations- und Leistungsabgangskurven (Schritte 3.3-3.6).
  3. Ni-Schaum erneut waschen und zweimal mit DI-Wasser Au@CF. Lege sie für den Standby-Modus beiseite.
  4. Erhalten Sie OCP-Daten während der Prüfung eines FC: OCP ist ein wesentlicher Parameter für die FC-Leistung.
    1. Verwenden Sie Ni-Schaum sowohl als RE als auch als CE und Au@CF als WE. Geben Sie die Lösung in das Testbecherglas. Verbinden Sie die Elektroden mit dem ES. Schalten Sie die ES ein.
    2. Stellen Sie das Programm auf Open Circuit Potential - Time Method ein. Laufzeit: 400 s, Abtastintervall: 0,1 s, oberer E-Grenzwert: 1 V, unterer E-Grenzwert: -1 V. Führen Sie das Programm aus.
      HINWEIS: Es dauert oft eine Weile, bis sich der FC-Ausgang stabilisiert hat. Führen Sie Messungen durch, bis stabile FC-Ergebnisse vorliegen.
    3. Messen Sie die Daten. Schließen Sie das Programm. Waschen Sie das Becherglas und die Elektroden. Fügen Sie weitere Lösungen für bestimmte Tests hinzu.
  5. Testen Sie die Ausgabeleistung von FC auf der Grundlage von OCP-Daten. Hier werden nur originale LSV-Kurvendaten ( Linear Sweep Voltammetry ) benötigt. Aus der LSV-Kurve können weitere Ausgangsdaten berechnet werden.
    1. Ni-Schaum erneut waschen und mit DI-Wasser Au@CF (zweimal wiederholen). Verwenden Sie Ni-Schaum als RE und CE, Au@CF als WE. Geben Sie die Lösung in das Testbecherglas.
    2. Stellen Sie das Programm auf LSV, OCP als Initial E, 0 V als Final E, Scanrate auf 0,01 V/s ein, entsprechend den Bedingungen des Leerlaufs (OCP) und des Kurzschlusses (0 V). Führen Sie das Programm aus.
    3. Sammeln Sie die Daten, schließen Sie das Programm, waschen Sie das Becherglas und die Elektroden und fügen Sie andere erforderliche Lösungen für bestimmte Tests hinzu.
  6. Waschen Sie die Elektroden nach den Experimenten und bewahren Sie sie auf einem Glas auf.
    HINWEIS: Versuchsdaten können im EXCEL-Format gespeichert werden.

4. Strukturelle Charakterisierung von Elektroden

HINWEIS: XRD ist eine einfache und zuverlässige Methode zur Analyse von Proben. Die Röntgenbeugung wird durchgeführt, um Elemente der Elektroden zu erkennen, wie z. B. galvanisiertes Au auf dem Kohletuch. XRD-Tests werden vor und nach der FC-Charakterisierung durchgeführt, um potenzielle Korrosion und Degradation von Elektroden zu analysieren. Zum Beispiel können sich Au-Partikel von CF lösen, und Nickelkorrosion kann in sauren Lösungen auftreten5.

  1. Waschen Sie die Elektroden (zweimal) mit DI-Wasser und trocknen Sie sie an der Luft bei Raumtemperatur.
  2. Metalle auf den Elektroden mit einer Pinzette abkratzen. Sammeln Sie das Metallpulver und geben Sie es in einen Behälter.
  3. Führen Sie XRD-Tests17an den Metallpulverproben durch.
  4. Nehmen Sie das REM, um die Morphologie der Elektroden zu charakterisieren und die Infiltration und Galvanisierung zwischen dem Gold- und dem Kohlefasergewebe zu untersuchen. Darüber hinaus ist die Korrosion von Nickel durch REM zu charakterisieren.

5. Datenverarbeitung und Leistungsberechnung

  1. Alle Daten können in EXCEL analysiert werden. Verwenden Sie Excel oder Origin, um Daten zu analysieren und experimentelle Diagramme zu zeichnen.
  2. Verwenden Sie die OCP-Daten, um die Selektivität von Elektroden zu charakterisieren, z. B. anhand einer Tabelle oder einer Linienabbildung. Verwenden Sie das durchschnittliche Potenzial für Tabellenlegenden. In der Regel wird eine Linienfigur verwendet, um die Stabilität des FC zu demonstrieren.
  3. Verwenden Sie die LSV-Daten, um die Ausgangsleistung von FC zu charakterisieren. Die EXCEL-Datei enthält zwei Datenspalten. In der Regel zeigt ein Datensatz das Potenzial (U) und der andere den aufgezeichneten Strom (I). Berechnen Sie die Ausgangsleistung mit der folgenden Gleichung: P = U × I
    HINWEIS: Ein hoher Stromwert (I) zeigt eine zufriedenstellende Leistung des FC an. So führt beispielsweise eine große Elektrodenoberfläche zu höheren Strömen. Ein normierterParameter, der sich auf die Leistung von FCs bezieht, ist die Stromdichte (I D), die gleich dem Strom dividiert durch die Oberfläche (A) der Elektroden ist: ID = I/A
  4. Berechnen Sie anschließend die Leistungsdichte (TE) als: P D = U × ID
    HINWEIS: Es ist wichtig, den absoluten Wert zu nehmen, da vorläufige Datenwerte aufgrund der Stromrichtung negativ sein können, was bei Messungen nicht wünschenswert ist.
  5. Der Vergleich von Parametern mit U, I D und PD innerhalb einer einzigen Abbildung ist einfach. Weisen Sie der x-Achse ID, u der linken y-Achse und PD der rechten y-Achse zu.

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Ergebnisse

Ergebnisse der Galvanik
Abbildung 2 zeigt die Ergebnisse der Galvanik. Abbildung 2A zeigt das Ergebnis der Röntgenbeugung. Die Abbildungen 2B,C sind die Schliffbilder. Abbildung 2D,E sind REM-Ergebnisse. Die effektive Abscheidung von Gold (Au) auf dem Kohlefasergewebe (CF) wurde zunächst durch die physikalische Farbänderung des Kohlefasergewebes von ...

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Diskussion

Mehrere Parameter beeinflussen die Leistung einer membranlosen Wasserstoffperoxid-Brennstoffzelle über den pH-Wert der Lösung und dieH2O2-Konzentration hinaus erheblich. Die Wahl des Elektrodenmaterials bestimmt die elektrokatalytische Aktivität und Stabilität, während die Oberfläche der Elektrode die Reaktionsstellen verbessern kann. Die Betriebstemperatur beeinflusst die Reaktionskinetik, und die Durchflussrate der Reaktanten kann die Mischeffizienz von Kraftstoff und Oxidationsmittel bestimmen. D...

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Offenlegungen

Autoren haben keine Konflikte zu deklarieren.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde vom National Key Technologies R&D Program of China (2021YFA0715302 und 2021YFE0191800), der National Natural Science Foundation of China (61975035 und 52150610489) und der Science and Technology Commission der Stadt Shanghai (22ZR1405000) unterstützt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
AcetonMerck & Co. Inc. (MRK)67-64-1Lösung für die Vorverarbeitung von
Materialien AlkoholMerck & Co. Inc. (MRK)64-17-5Lösung für die Vorverarbeitung von Materialien
KohlefasergewebeSoochow Willtek photoelectric materials co.,Ltd.W0S1011Trägermaterial für das Galvanikverfahren
Elektrochemie-Station  Verifizierter Lieferant - Shanghai Chenhua Instrument Co., Ltd.CHI600EGerät zur Charakterisierung der Galvanikmethode und der Brennstoffzellenleistung
Goldchlorid-TrihydratShanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd.G141105-1gHauptgelöster Stoff für das Galvanikverfahren
SalzsäureSinopharm Chemical ReagenzCo., Ltd10011018Einstellung des pH-Werts der Lösung
Wasserstoffperoxid Sinopharm Chemical ReagentCo., Ltd10011208Brennstoff der Zelle
Nickelschaum Willtekphotoelektrische Materialien co.ltd(Soochow, China)KSH-2011Anodenmaterial für Wasserstoffperoxid-Brennstoffzelle
KaliumchloridShanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd.10016308Additive für die Galvanik Verfahren
RasterelektronenmikroskopCarl Zeiss AGEVO 10Strukturcharakterisierung für
Proben NatriumhydroxidSinopharm Chemical ReagentCo., Ltd10019718Einstellung des pH-Werts der Lösung
RöntgendifferktionsmaschineBruker CorporationD8 ErweiterteStrukturcharakterisierung für Probe
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Referenzen

  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 technology for cleaner future: a review. Environmental Science and Pollution Research International. 28 (13), 15607-15626 (2021).
  3. Cao, D., Chen, D., Lan, J., Wang, G. An alkaline direct NaBH4-H2O2 fuel cell with high power density. Journal of Power Sources. 190 (2), 346-350 (2009).
  4. Lan, R., Tao, S. Ammonia as a suitable fuel for fuel cells. Frontiers in Energy Research. 2, 2014(2014).
  5. Alias, M. S., Kamarudin, S. K., Zainoodin, A. M., Masdar, M. S. Active direct methanol fuel cell: An overview. International Journal of Hydrogen Energy. 45 (38), 19620-19641 (2020).
  6. Ferrigno, R., Stroock, A. D., Clark, T. D., Mayer, M., Whitesides, G. M. Membraneless vanadium redox fuel cell using laminar flow. Journal of the American Chemical Society. 124 (44), 12930-12931 (2002).
  7. Yan, X., Xu, A., Zeng, L., Gao, P., Zhao, T. A paper-based microfluidic fuel cell with hydrogen peroxide as fuel and oxidant. Energy Technology. 6 (1), 140-143 (2018).
  8. Ha, S. M., Ahn, Y. Laminar flow-based micro fuel cell utilizing grooved electrode surface. Journal of Power Sources. 267, 731-738 (2014).
  9. Liu, Z., et al. A woven thread-based microfluidic fuel cell with graphite rod electrodes. International Journal of Hydrogen Energy. 43 (49), 22467-22473 (2018).
  10. Peng, J., Zhang, Z. Y., Niu, H. T. A Three-dimensional two-phase model for a membraneless fuel cell using decomposition of hydrogen peroxide with y-shaped microchannel. Fuel Cells. 12 (6), 1009-1018 (2012).
  11. Wu, K. H., et al. Highly selective hydrogen peroxide electrosynthesis on carbon: in situ interface engineering with surfactants. Chem. 6 (6), 1443-1458 (2020).
  12. Yang, Y., et al. A facile microfluidic hydrogen peroxide fuel cell with high performance: electrode interface and power-generation properties. ACS Applied Energy Materials. 1 (10), 5328-5335 (2018).
  13. An, L., Zhao, T., Yan, X., Zhou, X., Tan, P. The dual role of hydrogen peroxide in fuel cells. Science Bulletin. 60 (1), 55-64 (2015).
  14. Yamazaki, S. I., et al. A fuel cell with selective electrocatalysts using hydrogen peroxide as both an electron acceptor and a fuel. Journal of Power Sources. 178 (1), 20-25 (2008).
  15. Sanli, A. E., Aytaç, A. Response to Disselkamp: Direct peroxide/peroxide fuel cell as a novel type fuel cell. International Journal of Hydrogen Energy. 36 (1), 869-875 (2011).
  16. Gu, L., Nie, L., George H, M. iley Cathode electrocatalyst selection and deposition for a direct borohydride/hydrogen peroxide fuel cell. Journal of Power Sources. 173 (1), 77-85 (2007).
  17. Yang, F., Cheng, K., Wu, T., Zhang, Y., Yin, J., Wang, G., Cao, D. Preparation of Au nanodendrites supported on carbon fiber cloth and its catalytic performance to H2O2 electroreduction and electrooxidation. RSC Advances. 3 (16), 5483-5490 (2013).
  18. Vidal-Iglesias, F. J., Solla-Gullón, J., Herrero, E., Rodes, A., Aldaz, A. Do you really understand the electrochemical Nernst equation. Electrocatalysis. 4, 1-9 (2013).
  19. Jing, X., et al. The open circuit potential of hydrogen peroxide at noble and glassy carbon electrodes in acidic and basic electrolytes. Journal of Electroanalytical Chemistry. 658 (1-2), 46-51 (2011).
  20. Eaves, S., Eaves, J. A cost comparison of fuel-cell and battery electric vehicles. Journal of Power Sources. 130 (1-2), 208-212 (2004).
  21. Wee, J. H. Which type of fuel cell is more competitive for portable application: Direct methanol fuel cells or direct borohydride fuel cells. Journal of Power Sources. 161 (1), 1-10 (2006).
  22. Muthukumar, P., Groll, M. Erratum to "Metal hydride based heating and cooling systems: a review". International Journal of Hydrogen Energy. 35 (16), 8816-8829 (2010).

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