Membranas de intercambio iónico para la fabricación de dispositivos de electrodiálisis inversa

Resumen

Se demuestra la fabricación de un dispositivo de electrodiálisis inversa utilizando una membrana de intercambio catiónico (CEM) y membrana de intercambio aniónico (AEM) para la generación de energía.

Resumen

La electrodiálisis inversa (RED) es una forma efectiva de generar energía mezclando dos concentraciones de sal diferentes en agua utilizando membranas de intercambio catiónico (CEM) y membranas de intercambio aniónico (AEM). La pila ROJA se compone de una disposición alterna de la membrana de intercambio catión y la membrana de intercambio aniónico. El dispositivo RED actúa como un candidato potencial para satisfacer la demanda universal de futuras crisis energéticas. Aquí, en este artículo, demostramos un procedimiento para fabricar un dispositivo de electrodiálisis inversa utilizando CEM y AEM a escala de laboratorio para la producción de energía. El área activa de la membrana de intercambio iónico es de 49 cm^2. En este artículo, proporcionamos un procedimiento paso a paso para sintetizar la membrana, seguido por el ensamblaje de la pila y la medición de potencia. También se han explicado las condiciones de medición y el cálculo de la potencia neta de salida. Además, describimos los parámetros fundamentales que se tienen en cuenta para obtener un resultado fiable. También proporcionamos un parámetro teórico que afecta el rendimiento celular general en relación con la membrana y la solución de alimentación. En resumen, este experimento describe cómo ensamblar y medir células ROJAS en la misma plataforma. También contiene el principio de trabajo y el cálculo utilizado para estimar la potencia neta de salida de la pila RED utilizando membranas CEM y AEM.

Introducción

La recolección de energía de los recursos naturales es un método económico que es respetuoso con el medio ambiente, lo que hace que nuestro planeta sea verde y limpio. Hasta ahora se han propuesto varios procesos para extraer energía, pero la electrodiálisis inversa (RED) tiene un enorme potencial para superar el problema de la crisis energética¹. La producción de energía a partir de la electrodiálisis inversa es un avance tecnológico para la descarbonización de la energía global. Como su nombre indica, el ROJO es un proceso inverso, donde el compartimiento celular alternativo se llena con la solución de sal de alto concentrado y la solución de....

Protocolo

1. Requisito experimental

1. Compre polímero de ion-ion-exchange ionomer, fibra de polímero E-550 sulfonado-PEEK para preparar CEM y FAA-3 para preparar AEM. Asegúrese de que todos los polímeros de ionómero se almacenen en un ambiente limpio, seco y libre de polvo antes de su uso.
2. Utilizar disolventes de alta pureza (>99%), incluyendo N-Metil-2-pirrolifina con peso molecular 99,13 g mol^-1 y N, N-Dimetilacetamida con peso molecular 87,12, para preparar una solución de ionómero homogénea. Asegúrese de que todos los productos químicos y disolventes de grado analítico se utilizan para la preparación de membranas tal como se reciben sin ninguna ....

Resultados

Potencia neta de salida
La célula ROJA generalmente genera energía eléctrica a partir del gradiente de salinidad de la solución salina, es decir, el movimiento de los iones en la dirección opuesta a través de la membrana. Para ensamblar la pila ROJA correctamente, es necesario alinear todas las capas, incluyendo electrodos, juntas, membranas y espaciadores en la pila cuidadosamente, como se muestra en el diagrama esquemático en la Figura 4 y la Figura.......

Discusión

El principio de funcionamiento del RED está dominado principalmente por las propiedades fisicoquímicas de la membrana, que es una parte crucial del sistema RED, como se ilustra en la Figura 3. Aquí, describimos las características fundamentales de la membrana para la entrega de un sistema RED de alto rendimiento. La permeabilidad específica de iones de la membrana hace que pase un tipo de iones a través de su nanocanal polimérico. Como su nombre indica, cem puede pasar catión de un lado a ot.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Membrana basada en AEM	Fumion	P1810-194	Ionómero
Membrana basada en CEM	Fumion	E550	Ionomer
Llave dinamométrica digital	Torqueworld	WP2-030-09000251	llave
Labview software	Natiaonal	Instrument-Software
Portátil	LG-PC
Agitador magnético	Compañero	de laboratorio-MS-17BB
N, N-Dimetilacetamida	Sigma aldrich	271012	Químico
N-Metil-2-pirrolidona	Daejung	872-50-4
Químico Bomba peristáltica	EMS tech	Inc-EMP	2000W
Hexacianoferrato de potasio (II) trihidrato	Sigma aldrich	P3289	Potasio
químico hexacianoferrato (III)	Sigma aldrich	244023	Manómetro de
presión	Swagelok-Guage
Configuración de electrodiálisis inversa	fabricada en laboratorio-Dispositivo
Sistema de ósmosis inversa agua pura	KOTITI-Water
Evaporador rotativo	Hitachi	inducción	YEFO-KTPM
Cloruro de	sodioSigma aldrich	S9888
Hidróxido de sodio	Merk	1310-73-2	Medidor
fuente	Keithley-2410
Espaciador	Nitex, SEFAR	06-250/34	Espaciador
Ácido sulfúrico	Daejung	7664-93-9	Tubo químico
Tubo	Masterflex	96410-25 Tubo de	goma

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