Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

En enkel, billig og robust system for å måle volumet av Hydrogen Evolved ved kjemiske reaksjoner med vannløsninger

Published: August 17, 2016 doi: 10.3791/54383
Automatic Translation
1, 1, 1, 2, 2
1Department of Chemistry, Loughborough University, 2Intelligent Energy Ltd

Introduction

På grunn av sin høye energitetthet, litium-ion-batterier er i dag en av de mest populære strømkilder for bærbar forbrukerelektronikk. Imidlertid er den energimengde som kan leveres av et batteri begrenset. Det er derfor for tiden stor interesse i å utvikle alternative metoder for å gi bærbare. En av de mer lovende metoder er bruk av proton vekslingsmembran (PEM) brenselceller, som genererer elektrisitet og vann ved å kombinere hydrogen og oksygen. PEM-brenselceller har to hoved fordeler fremfor batterier. For det første kan PEM-brenselsceller, som gir strøm til en mye lengre periode (så lenge en strøm av hydrogen opprettholdes). For det andre, avhengig av brennstoffkilde, kan PEM-brenselceller har en mye større energitetthet enn batterier, noe som betyr at et mindre system kan gi mer energi. 1,2 Som et resultat av dette, er det en i dag en stor mengde forskning rettet mot utviklings bærbare, on-demand hydrogenkilder. 2-7. En metode som for tiden mottar mye oppmerksomhet er generering av hydrogen ved omsetning av kjemikalier med vann. 8,9

En av de viktigste parametre som skal måles i disse reaksjonene er utviklingen av hydrogen. For enkle reaksjoner, som for eksempel utvikling av hydrogen ved tilsetning av kjemiske hydrogenlagringsmaterialer i vandige løsninger, er det fordelaktig å ha en enkel, rimelig målesystem. Et eksempel på et slikt system er den vannfortrengningsmetoden, karakterisert ved at volumet av gassen som dannes i en kjemisk reaksjon måles ganske enkelt ved å spore volum vann fortrenges fra en omvendt vannfylt målesylinder. Denne teknikken har sin opprinnelse i den pneumatiske trau, som ble utviklet av botanikeren Stephen Hales og deretter bearbeidet og satt byens mest kjente bruken av Joseph Priestley å isolere flere gasser, blant annet oksygen, i det 18. århundre. 10,11 Vannet fortrengning metodekan anvendes på en hvilken som helst gass som ikke er særlig løselig i vann, blant annet hydrogen, og er fortsatt mye brukt til å registrere volumet av hydrogen som genereres fra reaksjoner av forskjellige kjemikalier, slik som natrium-borhydrid, aluminium og ferrosilisium, med vann. 12- 20

Men den klassiske vannfortrengningsmetoden, som innebærer manuell registrering av forandringer i vannstanden som gassutvikling, er langtekkelig og kan, ved høyere gassstrømningshastigheter når vannivået endres raskt, være unøyaktig, fordi det er vanskelig for experimenter å ta en nøyaktig avlesning. Manuelt registrerte data er også iboende lav i tidsoppløsning, som en eksperimentator ikke realistisk kan ta målinger på mindre intervaller enn ~ 10 sek.

Flere forskere har overvunnet dette problemet ved hjelp av kameraer for å ta opp vann fortrengningsprosessen og dataanalyseprogramvare for å ekstrahere volumendring over tid. 21-25 imidlertid dette requires kunnskap om programmering og relativt kostbart utstyr. Andre forskere har gjort bruk av masse-strømningsmålere for å registrere den hydrogenstrøm. 26-29 er imidlertid ofte bare i stand til å detektere gass over et snevert område, og er bedre egnet for anvendelser hvor strømningen opprettholdes på et relativt konstant nivå.

En enklere måte å oppnå høyere oppløsning, er mer nøyaktige data for å kanalisere vannet fortrenges av hydrogenutvikling i en mottaker kar som er plassert på en massebalanse. 30-35 Den variant av denne fremgangsmåten som her er beskrevet gjør bruk av den generelle laboratorieglassvarer og klasse en billig, kommersielt tilgjengelig balanse til å registrere hydrogenutviklingen fra reaksjonen mellom silisium med vandig natriumhydroksyd-løsninger. Snarere enn å være tatt opp manuelt, blir dataene lagret i et regneark ved hjelp av en datasamling programvarepakke som gjør at balansen for å sende data til datamaskinen. Det burdebemerkes at selv om denne teknikken er egnet for måling av hydrogenutvikling på milliliter målestokk, er det ikke egnet til å måle meget liten (på grunn av usikkerhet i balanse) eller meget stor (på grunn av den begrensede størrelsen av målesylinderen) volumer hydrogen uten riktig tilpasning (dvs. bruke en høyere oppløsning balanse eller en større målesylinder).

Protocol

1. Set-up av data-logging programvare

  1. Installer datainnsamling og regneark programvare på en datamaskin utstyrt med en RS232 seriell port.
  2. Koble datamaskinen til balansen ved hjelp av en passende RS232 tilkoblingskabel (i denne metoden både datamaskinen og balansen som kreves en 9-pinners kontakt). Balansen vil typisk være koblet til COM1.
  3. Åpne datainnsamling programvare.
  4. For å logge dataene i et regneark (f.eks Excel), gå til "Mode", deretter "Send tastetrykk til ', skriver du inn navnet til den regnearkprogram i" Application Tittel Bar Tekst "og velg" Excel.exe "i den "Command line", og trykk deretter på 'OK'. Et merke skal vises ved siden av "Send tastetrykk for å 'i' Mode 'rullegardinmenyen.
  5. Gå til "Port", deretter "Innstillinger", og sørge for at verdiene er hensiktsmessig å balanse i spørsmålet, og trykk deretter på 'OK';.
  6. Gå til "Define", deretter "Definer inndata arkivstruktur ', og velg' Numerisk røye mottatt 'i' Start Of Record hendelse" -delen og 'linjeskift eller CRLF mottatt' i 'End Of Record hendelse' delen, deretter trykk på Fortsett.
  7. Når en boks med tittelen "Input Record Structure" vises, velger du "Hver datapost inneholder en enkelt datafelt" og trykk deretter på Fortsett.
  8. Når en boks med tittelen "Input Record Definition Editor - Send Tastetrykk Mode 'vises: i Felt 1, sette' Input Filter" til "Numerisk Data Only 'og' Felt Postamble Tastetrykk 'til' {Tab} {Minute}: {Second } {VENSTRE} {NED} og trykk deretter på 'OK'.
  9. Gå til "Define", deretter "Definer hurtigtaster og varme handlinger». Velg Hot Key 1, og velg deretter Hot Key Handling 'suspend WinWedge' og tildele denne hurtigtasten Tastetrykk av "TILBAKE", og trykkOK.
  10. Gå til "Fil" og deretter "Lagre som" og lagre den metoden i en passende mappe.

2. Eksperimentell Set-up

  1. Tilsett vann til en glassbolle inntil den er omtrent ¾. Deretter plasserer glassbollen på et temperaturkontrollert røre-kokeplate og varme til 50 ° C; Alternativt kan du bruke en termostatstyrt vannbad.
  2. Legg deionisert vann (5 ml) til en 50 ml rundkolbe og posisjon av dette i vannbadet, slik at nivået av vannet i badekaret er godt over nivået av vann i kolben.
  3. Sette inn et termometer inn i halsen av den rundbunnet kolbe for å overvåke temperaturen i vannet (etter ekvilibrering, temperaturen på vannet i kolben er vanligvis ~ 5 ° C lavere enn settpunktet på varmeplaten).
    Merk: Oppsettet er klar når temperaturen på vannet i kolben forblir konstant i løpet av en 10 minutters periode.
  4. Fyll et beger med deionisert vann. Legg inn en tom beger til dataloggings balanse.
  5. Konstruer en bro fra plastplate som kan overføre vann fra tuten av begeret til det tomme begerglasset på datalogging balanse. Sikre at plast broen ikke er i fysisk kontakt med begerglasset på den datalogging balanse.
  6. Fylle en 500 ml målesylinder med avionisert vann.
  7. Samtidig som dekker den åpne enden med en behansket hånd, invertere målesylinderen og plassere den i begerglasset slik at den åpne ende av målesylinderen er like under overflaten av vannet.
  8. Bruk et skarpt svar stativ utstyrt med to sjefer og klemmer til støtte målesylinderen. Avhengig av størrelsen av målesylinderen, place motvekter på bunnen av retorten stand til å forhindre den fra å falle på grunn av vekten av vannet.
  9. Justere plasseringen av begeret slik at tuten er i kontakt med plast broen.
  10. heve nøye målesylinderen til enllow frigjøring av vann og inntrengning av luft for å sikre at nivået av luften i målesylinderen er konsistent ved begynnelsen av hvert eksperiment (for eksempel 100 ml luft).
  11. Sett ikke-slipt glassskjøtende av en modifisert adapter i en rørlengde. Forsegl ved nøye å pakke Parafilm rundt forbindelsen mellom skjøten og røret.
  12. Innsett enden av røret inn i målesylinderen.
  13. Sørge for at tilsetningen av overskudd av vann vil føre til at det renner av på balansen ved å tilsette litt vann til begerglasset. Lekkasjer kan forekomme ved høye strømningshastigheter ved forbindelsen mellom begeret tuten og plast broen.
  14. Sørg for at balansen ikke leser null. Om nødvendig, tilsett litt vann til begeret på datalogging balanse.
  15. Ved hjelp av en balanse, veie ut enten 0,05, 0,10, 0,15, 0,20, eller 0,25 g av silisium inn i en liten glassflaske; ikke bruk en plast som veier båt som noen silisium har en tendens til å være fanget på innsidenhalsen av kolben når den tilsettes til reaksjonsblandingen fra en veie båt. Dette problem unngås ved i stedet raskt å invertere en liten glassflaske inn i halsen av kolben.

3. Eksperimentell Prosedyre

  1. Legg natriumhydroksyd-oppløsning (5 ml, 20 vekt-%) til en 50 ml rundkolbe og posisjon av dette i vannbadet, slik at nivået av vannet i badekaret er godt over nivået av vann i kolben.
  2. Sette inn et termometer inn i halsen av den rundbunnet kolbe for å overvåke oppløsningens temperatur (etter ekvilibrering, temperaturen på vannet i kolben i dette oppsettet er vanligvis ~ 5 ° C lavere enn settpunktet på varmeplaten).
  3. La stå i 10 min til likevekts.
  4. Før likevekt perioden er over, åpne et nytt regneark i regnearket programvarepakken og deretter åpne datainnsamling programvare. Last metoden opprettet i trinn 1 ved å gå til "Fil" på datainnsamling programvarestart-menyen, og deretter "Åpne metoden.
  5. Like før 10 min likevekt perioden skyldes end, gå til "Aktiver" og klikk deretter på "Normal mode '. Data vil begynne å bli logget inn regnearket programvarepakken.
  6. Ved slutten av den 10 minutters ekvilibreringsperiode, tilsett silisium ved raskt å invertere den hetteglass og avsetning av silisium inn i natronlut.
  7. Hurtig plassere slipt glass skjøten av den adapter som er festet til røret inn i halsen av den rundkolbe. Null balanse. Det øyeblikk hvor balansen er satt til null vil bli tatt som tid (t) = 0 i dataanalysen.
  8. Etter 10 minutter har gått, stopper datalogging ved å trykke på tilbaketasten og deretter velge "Quit" -alternativet på datainnsamling programvare-menyen. Lagre filen i regnearket programvarepakken.
  9. Fjern den adapter som er festet til slangen fra rundkolbe og tilsett vann til queNCH ​​reaksjonen.
  10. Isolere den faste rest i kolben for videre analyse ved sentrifugering eller gravitasjonsfiltrering, eller overføre hele reaksjonsblandingen til et begerglass og nøytraliserer med saltsyre (1 M) og bli kvitt avfallet på riktig måte.

4. Data Analysis

  1. Sørg for at dataene er lastet inn i en passende regneark programvarepakken.
  2. Finne det punkt hvor balansen er satt til null; Dette er ansett for å være de (t) = 0 punktet for reaksjons.
  3. Slett data som går forut for dette.
  4. Sett inn en kolonne til venstre for disse dataene. Dette vil inneholde tiden.
  5. Legge til passende tidsintervaller, som starter fra null, til kolonnen som nettopp er blitt satt inn. Balansen brukt i disse studiene logget 8,5 datapunkter per sekund, og dermed tidsintervaller på 0,117647 (= 1 / 8,5) s ble anvendt.
  6. Betrakt gass som har blitt samlet inn over vann for å være mettet med vanndamp. Under collection prosess, vannivået i målesylinderen justeres for å opprettholde det indre trykk i målesylinderen ved atmosfæretrykk.
  7. Påfør en omtrentlig korreksjonsfaktor ved hjelp Daltons lov, som sier at summen av de enkelte partialtrykk av gassene i en blanding (P 1 ... P n) er lik det totale trykket (P tot). Som, hvis romtemperaturen er 298 K, partialtrykket av vanndamp er 31,69.9 Pa, og det totale trykk av gassen i målesylinderen er atmosfæretrykk (101 325 Pa), kan det beregnes at det er omtrent 3,08% vanndamp på volumbasis i den oppsamlede gass. Anslår mengden av vanndamp i hydrogen ved andre temperaturer ved hjelp av partialtrykket av vanndamp ved den aktuelle temperatur.
  8. For å få et anslag over hvor mye hydrogen generert (dersom romtemperaturen er 298 K), multiplisere gassvolumet ved 0.97.
  9. Beregn den opprinnelige hydrogen genereringshastighet ved å tilpasse en lineær trendlinje til den opprinnelige bratt skråning av hydrogengenereringskurve.
  10. Ta induksjonsperioden som den tiden det tar for vann å bli forskjøvet fra målesylinderen. Disse estimatene av induksjonsperioden er ikke absolutt; selve hydrogenutviklingsreaksjonen starter før utløpet av den "induksjonsperioden 'beregnet i disse eksperimentene som en viss mengde hydrogen må genereres for å være i stand til å begynne å fortrenge vann. Men disse verdiene tillater for en vurdering av den relative endringen i induksjonsperioden mellom eksperimenter.

Representative Results

For å undersøke reproduserbarheten av det eksperimentelle oppsettet, ble varierende mengder av silisium omsettes med vandig natriumhydroksyd-løsninger for å generere hydrogen. Hver reaksjon ble utført i tre eksemplarer. De gjennomsnittlige hydrogengenererings kurver er vist i figur 1. Gjennomsnittlig total hydrogen-utbytter, hydrogengenereringsfrekvensen, og induksjon perioder for hver masse av silisium ble også beregnet og er plottet sammen med feilfelt som representerer ett standardavvik på figurene 2, 3 og 4, henholdsvis. Det var svært lite avvik i den totale hydrogen avkastning og hydrogen generasjon priser mellom reaksjoner, og en større grad av avvik i induksjons perioder.

Figur 1
Figur 1: Eksempel på Hydrogen Generation Curves fra Reactipå fra Silicon med vandig natriumhydroksyd. Forskjellige mengder av silisium (0,05, 0,10, 0,15, 0,20 og 0,25 g) ble reagert med vandig natriumhydroksyd-oppløsning (5 ml, 20 vekt-%) ved 50 ° C. Generering av hydrogen ble registrert i en periode på 10 min. Reaksjonene ble utført i tre eksemplarer, og resultatene i gjennomsnitt. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Fig. 2: Eksempel på hydrogen flytverdier fra reaksjonen mellom silisium med vandig natriumhydroksyd De totale volumer av hydrogen utviklet seg i løpet av 10 minutter ble utledet fra hydrogen generasjon kurvene. Gjennomsnittlig forvaltningskapital hydrogen avkastning for hver masse av silisium ble innhentet og plottet. Det kan sees at det er en lineær sammenheng mellom masse of silisium som anvendes i reaksjonen, og mengden av hydrogen som genereres under disse reaksjonsbetingelser. De feilfelt representerer ett standardavvik av de totale hydrogen avkastning. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Fig. 3: Eksempel på Hydrogen genereringshastighet Verdier fra omsetning av silisium med vandig natriumhydroksyd Den innledende eller maskimale hastigheter for generering av hydrogen for hver masse av silicium ble beregnet ut fra hydrogengenererings kurvene. De gjennomsnittlige innledende eller maksimum hydrogen generasjon priser for hver masse av silisium ble innhentet og plottet. Det kan sees at det i gjennomsnitt er det en kraft forholdet mellom massen av silisium som anvendes ved omsetningen, og den innledende eller maksimum hydrogen g eneration rente observert under disse reaksjonsbetingelser. De feilfelt representerer ett standardavvik av de første eller maksimum hydrogen generasjon priser. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4
Fig. 4: Eksempel på induksjonsperioden verdier fra reaksjonen mellom silisium med vandig natriumhydroksyd Induksjonsperioder for den hydrogengenerering for hver masse av silicium ble utledet fra hydrogen generasjon kurvene. Den gjennomsnittlige induksjonsperioden for hver masse av silicium ble oppnådd og plottes. Det kan sees at, i gjennomsnitt, er det ingen stor endring i induksjonsperioden mellom eksperimentene. De feilfelt representerer ett standardavvik av de første eller maksimum hydrogen generasjon priser.ref = "https://www.jove.com/files/ftp_upload/54383/54383fig4large.jpg" target = "_ blank"> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 5 viser noen representative resultater fra en sub-optimal eksperiment. I dette tilfellet er den lave strøm av hydrogen mellom 200 og 800 sek resulterer i at oppbyggingen av drypper på grunn av overflatespenningen til vann, som falt til ca. 400 og 710 sek. Selv om disse drypper ikke påvirker beregningen av den maksimale hydrogengenereringshastighet, kan de ha en virkning på den totale hydrogenutbytte hvis, for eksempel, ble målingen avbrutt før drypp falt. Det er således nødvendig å enten å endre reaksjonsbetingelser (i dette tilfelle, for eksempel, ved tilsetning av en større masse av aluminium-silisium-legering eller ved å bruke en høyere konsentrasjon av natriumhydroksyd) for å sikre en høyere strøm av gass eller reaksjonsoppsett for å forhindre oppbygging av drypp.


. Figur 5: Eksempel på en sub-optimal Eksperiment I dette eksperimentet, aluminium (65,7%) - silisium (34,3%) legering (0,2 g) ble omsatt med vandig natriumhydroksyd-oppløsning (5 ml, 10 vekt-%) ved 40 ° C . Selv ved de innledende høy forekomst av hydrogenutviklingen opptaket av hydrogen generasjon er optimal, som strømnings senker overflatespenningen av vann resulterer i dråper som dannes. Drypper falle til ca 400 og 710 sek, i dette tilfellet. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

De mest kritiske trinn i protokollen er de som forekommer ved begynnelsen av et eksperiment. Den store temperaturavhengigheten av hastigheten av disse hydrolysereaksjoner vil si at stor forsiktighet må utvises for å sikre at oppløsningstemperaturen har nådd likevekt før tilsetning av det faste stoff. Faststoffet må legges raskt og fullstendig, må i første glass skjøten av adapteren være riktig satt inn i halsen på rundbunnet kolbe, og balansen må da nullstilles så hurtig som mulig. En feilaktig måling av starttidspunkt og reaksjonstemperaturen vil generere feil resultater.

Metoden har noen begrensninger. Det er viktig at begeret i hvilket målesylinderen er satt inn er så smale som praktisk mulig for å sikre at vannet som fortrenges fra målesylinderen hurtig kanaliseres ned plast broen til balansen. Ellers overflatespenningen av vannet som tillaterlav oppsamling av vann-nivået ved lave strømningshastigheter (se figur 5) til det punkt hvor alt vannet slippes ut i et stort drypp.

Feilen av balansen begrenser også oppløsningen av dataene. I disse forsøk ble en balanse med en feil på ± 0,05 g brukt, noe som er tilstrekkelig ved generering av flere hundre milliliters av hydrogen, men en balanse med en mindre feil ville være nødvendig dersom mindre volum ble målt.

Som de ford vann drypper fra brua på balansen, massen registrert av balansen svinger, dvs. som et drypp faller på balansen, balansen øyeblikk registrerer en litt større masse. Dette betyr at differensiering av høy tidsoppløsning rådata som bruker programvarepakker er problematisk som gradient svinger. Den mest hensiktsmessige måten å finne gradienten til den bratteste delen av hydrogen generasjon kurven, og dermed hydrogen generasjon rate, jegs til å passe en rett linje til det og beregne stigning.

Ved automatisk logging av data i et regneark, denne fremgangsmåte gir en betydelig forbedring i nøyaktighet og tidsmessig oppløsning med hensyn til vann fortrengningsmetoder som baserer seg på opptak av den mengde gass som utvikles manuelt. Men, selv om det er betydelig lavere i pris enn metoder som benytter kamera og programvare for bildeanalyse for å spore gassutvikling, er det generelt lavere i tidsmessig oppløsning, og slike kamerabaserte metoder også unngå problemet med oscillerende masse-balanse avlesninger på grunn av vann danner dråper og derfor produsere data som kan være lettere behandles av differensiering.

Vannet forskyvning Metoden er egnet for samling av en hvilken som helst gass som har lav oppløselighet i vann. Således kunne denne eksperimentelle protokollen bli modifisert for måling av forekomst av gassutvikling fra andre kjemiske reaksjoner som utvikler dårlig vannoppløselige gasses.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
WinWedge software Taltech http://www.taltech.com/winwedge
High Resolution Top Loader Balance LW Measurements, LLC HRB6001 http://www.lwmeasurements.com/HRB-6001-High-Resoultion-Top-Loader-Balance-p/hrb6001.htm
Silicon Sigma Aldrich 215619 325 mesh
Sodium hydroxide Sigma Aldrich 221465 Reagent grade
Aluminium (65.7%)-silicon (34.3%) alloy  Goodfellow 275-274-74
Excel Microsoft https://products.office.com/en-us/excel
Glass sample vials, 50 x 12 mm Scientific Laboratory Supplies TUB1152
Plastic sheet Recycled from a smooth-sided plastic drinks bottle
Silicone tubing, 5 x 8 mm BxO D Scientific Laboratory Supplies TUB3806
Parafilm (2 in. by 250 ft.) Sigma Aldrich P7543
Adapter Sigma Aldrich Z415685 We used a custom-made adapter in our set-up, but this type of fitting would serve the same function

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Winter, M., Brodd, R. J. What Are Batteries, Fuel Cells, and Supercapacitors? Chem. Rev. 104, 4245-4269 (2004).
  2. Deng, Z. Y., Ferreira, J. M. F., Sakka, Y. Hydrogen-generation materials for portable applications. J. Am. Ceram. Soc. 91, 3825-3834 (2008).
  3. Grew, K. N., Brownlee, Z. B., Shukla, K. C., Chu, D. Assessment of Alane as a hydrogen storage media for portable fuel cell power sources. J. Power Sources. 217, 417-430 (2012).
  4. Fan, M. Q., Mei, D. S., Chen, D., Lv, C. J., Shu, K. Y. Portable hydrogen generation from activated Al-Li-Bi alloys in water. Renew. Energ. 36, 3061-3067 (2011).
  5. Amendola, S. C., Sharp-goldman, S. L., et al. A safe, portable, hydrogen gas generator using aqueous borohydride solution and Ru catalyst. Int. J. Hydrogen Energ. 25, 969-975 (2000).
  6. Sharaf, O. Z., Orhan, M. F. An overview of fuel cell technology: Fundamentals and applications. Renew. Sust. Energ. Rev. 32, 810-853 (2014).
  7. Wallace, A. P. Sodium silicide and the development of the portable hydrogen energy market. ECS Trans. 42, 219-230 (2012).
  8. Brack, P., Dann, S. E., Wijayantha, K. G. U. Heterogeneous and homogenous catalysts for hydrogen generation by hydrolysis of aqueous sodium borohydride (NaBH4) solutions. Energ. Sci. Eng. 3, 174-188 (2015).
  9. Huang, X., et al. A review: Feasibility of hydrogen generation from the reaction between aluminum and water for fuel cell applications. J. Power Sources. 229, 133-140 (2013).
  10. McEvoy, J. G. Joseph Priestley. Encyclopedia Britannica. , http://www.britannica.com/biography/Joseph-Priestley (2015).
  11. The Editors of Encyclopædia Britannica. Stephen Hales. Encyclopedia Britannica. , http://www.britannica.com/biography/Stephen-Hales (2015).
  12. Ai, L., Gao, X., Jiang, J. In situ synthesis of cobalt stabilized on macroscopic biopolymer hydrogel as economical and recyclable catalyst for hydrogen generation from sodium borohydride hydrolysis. J. Power Sources. 257, 213-220 (2014).
  13. Chen, Y., Shi, Y., Liu, X., Zhang, Y. Preparation of polyvinylidene fluoride - nickel hollow fiber catalytic membranes for hydrogen generation from sodium borohydride. Fuel. 140, 685-692 (2015).
  14. Demirci, S., Sahiner, N. Superior reusability of metal catalysts prepared within poly (ethylene imine) microgels for H2 production from NaBH4 hydrolysis. Fuel Process. Technol. 127, 88-96 (2014).
  15. Loghmani, M. H., Shojaei, A. F. Hydrogen production through hydrolysis of sodium borohydride: Oleic acid stabilized Co-La-Zr-B nanoparticle as a novel catalyst. Energy. 68, 152-159 (2014).
  16. Manna, J., Roy, B., Vashistha, M., Sharma, P. Effect of Co+2/BH-4 ratio in the synthesis of Co-B catalysts on sodium borohydride hydrolysis. Int. J. Hydrogen Energ. 39, 406-413 (2014).
  17. Saha, S., et al. Graphene supported bimetallic G-Co-Pt nanohybrid catalyst for enhanced and cost effective hydrogen generation. Int. J. Hydrogen Energ. 39, 11566-11577 (2014).
  18. Seven, F., Sahiner, N. Superporous P (2-hydroxyethyl methacrylate) cryogel-M (M Co, Ni, Cu) composites as highly effective catalysts in H2 generation from hydrolysis. Int. J. Hydrogen Energ. 39, 15455-15463 (2014).
  19. Teprovich, J. A., Motyka, T., Zidan, R. Hydrogen system using novel additives to catalyze hydrogen release from the hydrolysis of alane and activated aluminum. Int. J. Hydrogen Energ. 37, 1594-1603 (2012).
  20. Brack, P., Dann, S. E., Wijayantha, K. G. U., Adcock, P., Foster, S. An old solution to a new problem? Hydrogen generation by the reaction of ferrosilicon with aqueous sodium hydroxide solutions. Energ. Sci. Eng. 3, 535-540 (2015).
  21. Akdim, O., Demirci, U. B., Miele, P. Highly efficient acid-treated cobalt catalyst for hydrogen generation from NaBH4 hydrolysis. Int. J. Hydrogen Energ. 34, 4780-4787 (2009).
  22. Akdim, O., et al. Anchored cobalt film as stable supported catalyst for hydrolysis of sodium borohydride for chemical hydrogen storage. Int. J. Hydrogen Energ. 36, 14527-14533 (2011).
  23. Chamoun, R., Demirci, U. B., et al. Cobalt-supported alumina as catalytic film prepared by electrophoretic deposition for hydrogen release applications. Appl. Surf. Sci. 256, 7684-7691 (2010).
  24. Akdim, O., Demirci, U. B., Muller, D., Miele, P. Cobalt (II) salts, performing materials for generating hydrogen from sodium borohydride. Int. J. Hydrogen Energ. 34, 2631-2637 (2009).
  25. Erogbogbo, F., et al. On-demand hydrogen generation using nanosilicon: splitting water without light, heat, or electricity. Nano Lett. 13, 451-456 (2013).
  26. Liu, Y., et al. Investigation on the improved hydrolysis of aluminum-calcium hydride-salt mixture elaborated by ball milling. Energy. 84, 714-721 (2015).
  27. Muir, S. S., et al. New electroless plating method for preparation of highly active Co-B catalysts for NaBH4 hydrolysis. Int. J. Hydrogen Energ. 39, 414-425 (2014).
  28. Wu, Z., et al. Mechanism and kinetics of sodium borohydride hydrolysis over crystalline nickel and nickel boride and amorphous nickel-boron nanoparticles. J. Power Sources. 268, 596-603 (2014).
  29. Zhuang, D. W., Zhang, J. J., Dai, H. B., Wang, P. Hydrogen generation from hydrolysis of solid sodium borohydride promoted by a cobalt-molybdenum-boron catalyst and aluminum powder. Int. J. Hydrogen Energ. 38, 10845-10850 (2013).
  30. Chen, Y., Pan, C. Effect of various Co-B catalyst synthesis conditions on catalyst surface morphology and NaBH4 hydrolysis reaction kinetic parameters. Int. J. Hydrogen Energ. 39, 1648-1663 (2014).
  31. Cheng, J., et al. Highly active nanoporous Co-B-TiO2 framework for hydrolysis of NaBH4. Ceram. Int. 41, 899-905 (2015).
  32. Chinnappan, A., Kim, H. Nanocatalyst: Electrospun nanofibers of PVDF - Dicationic tetrachloronickelate (II) anion and their effect on hydrogen generation from the hydrolysis of sodium borohydride. Int. J. Hydrogen Energ. 37, 18851-18859 (2012).
  33. Shang, Y., Chen, R., Jiang, G. Kinetic study of NaBH4 hydrolysis over carbon-supported ruthenium. Int. J. Hydrogen Energ. 33, 6719-6726 (2008).
  34. Shang, Y., Chen, R. Semiempirical Hydrogen Generation Model Using Concentrated Sodium Borohydride Solution. Energy Fuels. 20, 2149-2154 (2006).
  35. Wang, W., et al. Promoted Mo incorporated Co-Ru-B catalyst for fast hydrolysis of NaBH4 in alkaline solutions. Int. J. Hydrogen Energ. 39, 16202-16211 (2014).

Tags

Kjemi Hydrogen måling kjemisk hydrogenlagring silisium hydrogen generasjon hydrolyse energi
En enkel, billig og robust system for å måle volumet av Hydrogen Evolved ved kjemiske reaksjoner med vannløsninger
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Brack, P., Dann, S., Wijayantha, K.… More

Brack, P., Dann, S., Wijayantha, K. G. U., Adcock, P., Foster, S. A Simple, Low-cost, and Robust System to Measure the Volume of Hydrogen Evolved by Chemical Reactions with Aqueous Solutions. J. Vis. Exp. (114), e54383, doi:10.3791/54383 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter