Name: Ionenuitwisselingsmembranen voor de fabricage van omgekeerde elektrodialyse-apparaten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-07-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 55 s
Description: Leer omgekeerde elektrodialyse-apparaten te fabriceren met kation- en anionuitwisselingsmembranen voor duurzame energieopwekking uit zoutgradiënten. Dit protocol behandelt membraansynthese, stackassemblage en vermogensmeting.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd ondersteund door de National Research Foundation of Korea (NRF) subsidie gefinancierd door de Koreaanse overheid (MEST) (nr. NRF-2017R1A2A2A05001329). De auteurs van het manuscript zijn de Sogang University, Seoul, Republiek Korea dankbaar.

1. Experimentele eis
<ol><li>Koop ionenuitwisselingsionomeerpolymeer, E-550 gesulfoneerde PEEK polymeervezel om CEM en FAA-3 voor te bereiden op AEM. Zorg ervoor dat alle ionomeerpolymeren voor gebruik in een schone, droge en stofvrije omgeving worden opgeslagen.</li>
	<li>Gebruik oplosmiddelen met een hoge zuiverheid (>99%), waaronder N-Methyl-2-pyrrolidone met moleculair gewicht 99,13 g mol-1 en N, N-Dimethylacetamide met moleculair gewicht 87,12, voor het bereiden van homogene ionomeeroplossing. Zorg ervoor dat alle chemicaliën en oplosmiddelen van analytische kwaliteit worden gebruikt voor membraanvoorbereiding zoals ontvangen zonder verdere zuivering.</li>
	<li>Dompel na het activeringsproces van de membranen onmiddellijk alle membranen onder in een 0,5 M NaCl-oplossing voor betere prestaties. Na activering van beide membranen is drogen niet nodig. Water met weerstand is 18,2 MΩ bij kamertemperatuur werd gebruikt in de synthese van het membraan.</li>
	<li>Karakteriseer membraaneigenschappen met behulp van een droog membraan. De gedetailleerde beschrijving van de karakteriseringstechnieken en hun fysisch-chemische eigenschappen zoals ionenuitwisselingscapaciteit, iongeleiding, dikte, thermische analyse en oppervlaktemorfologie, zijn zoals gepresenteerd in de literatuur10,11.</li>
	<li>Gebruik een frees om het membraan voor CEM en AEM vorm te geven tot de rode stapelgrootte met een actief gebied van 49 cm2, zoals weergegeven in figuur 2.</li>
	<li>Maak voor de RED stack fabricage een alternatieve CEM en AEM opstelling, gescheiden door spacer en pakking; een reëel beeld van de werkende RODE stapel wordt weergegeven in figuur 3a, en het schematische diagram van elke laag wordt geïllustreerd in figuur 3b.<ol>
<li>Plaats eerst de PMMA-plaat tegenover de elektrode ondersteboven; plaats nu de rubberen pakking en afstandsstuk erop en plaats vervolgens de CEM. Plaats daarna de siliconen pakking met de afstandsstuk op de CEM en plaats er vervolgens de AEM op. Voeg op dezelfde manier de siliconen pakking en afstandsstuk toe aan de bovenkant van AEM, gevolgd door CEM. Plaats nu het uiteinde PMMA-plaat, rubberen pakking en afstandsstuk gevolgd door aandraaien met schroef- en moerbouten.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Controleer na het monteren van de RED-stapel de vrije stroom van de hoge concentratie (HC), lage concentratie (LC) en spoel de oplossingen één voor één af. Eventuele doorstroming of lekkage moet vóór de meting worden geëlimineerd.</li>
	<li>Controleer voorafgaand aan de stroom- en spanningsmeting het debiet van zoutoplossingen en de manometermeting en zorg ervoor dat deze gestabiliseerd wordt. Zorg ervoor dat alle aansluitingen zich op de exacte plaats bevinden voordat de meting begint. Raak de RED-stapel en de verbindingsbuizen niet aan terwijl de meting loopt. OPMERKING: HC- en LC-oplossing stromen uit hun compartimenten om het compartiment te verwijderen via respectievelijk een peristaltische pomp, manometer en RED-stack.</li>
	<li>Gebruik galvanostat methode voor de meting van stroom en spanning, de bronmeter instrument aangesloten op de RODE stapel door middel van krokodil clips.</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62309/62309fig02.jpg"> Figuur 2: Grootte en vorm van het voorbereide membraan, pakking en afstandsstuk voor de fabricage van omgekeerde elektrodialyse. (a) buitenste siliconenpakking, (b) buitenafstandsstuk en binnenafstandsstuk, (c) binnenste siliconenpakking, (d) kationenuitwisselingsmembraan, (e) anion-uitwisselingsmembraan en (f) pakking en membraanassemblage. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62309/62309fig02large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62309/62309fig03.jpg"> Figuur 3: Omgekeerde elektrodialysestapel. (a) opstelling van omgekeerde elektrodialysestapel met verbindingsbuizen, en (b) schematische illustratie van verschillende lagen, waaronder PMMA-eindplaten, elektroden, pakking, afstandsstuk, CEM en AEM. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62309/62309fig03large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.</a>
2. Ionenuitwisseling membraanvoorbereiding
OPMERKING: De hoeveelheid precursormateriaal is geoptimaliseerd voor het verkrijgen van een membraan met een diameter van 18 cm en een dikte van ~ 50 μm.
<ol><li>
Kationenuitwisselingsmembraan
	<ol>
<li>Neem 5 wt% gesulfoneerde PEEK vezels in een ronde bodemkolf van 250 ml en los de vezels op in Dimethylacetamide (DMAc) als oplosmiddel met een molecuulgewicht van 87,12 g mol-1. Schud de kolf gedurende 10 minuten zodat alle ionomeerpolymeren tot rust komen.</li>
		<li>Plaats een magnetische staaf in de kolf en bewaar het mengsel vervolgens in het siliconenoliebad, gevolgd door krachtig roeren bij 500 tpm gedurende 24 uur bij 80 °C om een homogene oplossing te verkrijgen.</li>
		<li>Filtreer de sulfonated-PEEK oplossing door een 0,45 μm poriegrootte Polytetrafluorethyleen (PTFE) filter.</li>
		<li>Giet daarna de gefilterde oplossing op een ronde glazen schaal met een diameter van 18 cm. Zorg ervoor dat alle luchtbellen worden verwijderd met behulp van een luchtblazer voordat u de Petrischaal in de oven plaatst.</li>
		<li>Plaats de Petrischaal in een oven om de oplossing gedurende 24 uur op 90 °C uit te drogen, wat resulteert in een vrijliggbraan van ~ 50 μm dik. Doe dit voor het extraheren van vrijstaand membraan: Om het membraan van de Petrischaal af te pellen, vult u de Petrischaal met warm destillatiewater (~ 60 °C) en laat u deze 10 minuten onaangeroerd staan. Het vrijstaande membraan komt er automatisch uit.</li>
		<li>Dompel voor membraanactivering het voorbereide vrijstaande membraan onder in 1 M zwavelzuur (H2SO4) waterige oplossing, d.w.z. 98,08 g, in 1 L gedestilleerd water en incubeer gedurende 2 uur bij 80 °C. OPMERKING: Deze stap zorgt voor de verwijdering van vreemde deeltjes en andere chemicaliën zoals oplosmiddelen die de kans op vervuiling van het membraan verminderen.</li>
		<li>Was het geweekte membraan gedurende 10 minuten met 1 L gedestilleerd water, minstens drie keer bij kamertemperatuur.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Anion-uitwisselingsmembraan<ol>
<li>Los FAA-3 ionomeeroplossing 10 wt.% op in N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP) oplosmiddel.</li>
		<li>Bewaar de oplossing voor roeren op kamertemperatuur gedurende 2 uur bij ~500 tpm.</li>
		<li>Filter daarna de oplossing met behulp van het gaas met een poriegrootte van 100 μm.</li>
		<li>Giet ~30 ml gefilterde oplossing in een ronde glazen petrischaal met een diameter van 18 cm. Zorg ervoor dat alle luchtbellen zijn verwijderd met behulp van een luchtblazer voordat u de glazen petrischaal in de oven plaatst. Het droogproces vindt plaats bij 100 °C gedurende 24 uur.</li>
		<li>Om een vrijstaand membraan te verkrijgen, giet je heet gedestilleerd water in de glazen petrischaal en bewaar je het minstens 10 minuten. Pel nu de membranen af en plaats in 1 liter natriumhydroxide (NaOH) oplossing (concentratie 1M en molecuulgewicht 40 g mol-1) gedurende 2 uur.</li>
		<li>Was vervolgens het membraan grondig met 1 L gedestilleerd water gedurende 10 minuten, ten minste drie keer in omgevingsconditie. OPMERKING: Alle voorbereide membranen werden 's nachts opgeslagen in de 0,5 M NaCl-oplossing voordat ze in de RED-stapel werden gebruikt. Zodat de geleidbaarheid van het membraan wordt verbeterd en gestabiliseerde uitvoerprestaties kan bereiken tijdens het meten van de RED-stack. Tabel 1 beschrijft de membraaneigenschappen10,11.</li>
	</ol>
</li>
</ol><table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Specificatie</td>
			<td>Eenheid</td>
			<td>CEM</td>
			<td>AEM</td>
		</tr>
<tr>
<td>Zwellingsgraad</td>
			<td>%</td>
			<td>5±1</td>
			<td>1±0,5</td>
		</tr>
<tr>
<td>Laaddichtheid of ionenuitwisselingscapaciteit</td>
			<td>meq/g</td>
			<td>1.8</td>
			<td>~1,6</td>
		</tr>
<tr>
<td>Mechanische eigenschappen (Treksterkte)</td>
			<td>Mpa</td>
			<td>>40</td>
			<td>40-50</td>
		</tr>
<tr>
<td>Rek om te breken</td>
			<td>%</td>
			<td>~42</td>
			<td>30-50</td>
		</tr>
<tr>
<td>Jonge Modulus (MPa)</td>
			<td></td>
			<td>1500±100</td>
			<td>1000-1500</td>
		</tr>
<tr>
<td>Geleidbaarheid bij kamertemperatuur</td>
			<td>S/cm</td>
			<td>~0,03</td>
			<td>~ 0,025</td>
		</tr>
<tr>
<td>Permselectiviteit</td>
			<td>%</td>
			<td>98-99</td>
			<td>94-96</td>
		</tr>
<tr>
<td>Dikte</td>
			<td>μm</td>
			<td>50±2</td>
			<td>50±3</td>
		</tr>
<tr>
<td>Oplosmiddel</td>
			<td>-</td>
			<td>Dimethylacetamide (DMAc)</td>
			<td>N-methyl-2-pyrrolidone (NMP)</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabel 1: Eigenschappen van membranen. Samenvatting van zowel kationenuitwisseling als anionuitwisselingsmembraaneigenschappen.
3. Fabricage van omgekeerde elektrodialyse
<ol><li>
Assemblage van RODE stapel
	<ol>
<li>Bereid een modeloplossing met 0,6 M NaCl voor hoge concentratie (HC) en 0,01 M NaCl voor compartimenten met lage concentratie (LC)12. OPMERKING: Hier wordt rivierwater beschouwd als een zoutoplossing met een lage concentratie en zeewater wordt weergegeven als een zoutoplossing met een hoge concentratie.</li>
		<li>Bereid 5 L oplossing met hoge concentratie en lage concentratie in een grote container die met de buizen is verbonden. Houd de oplossingen minstens 2 uur roeren onder omgevingsomstandigheden (kamertemperatuur) voordat ze in de RED-stapel worden gebruikt.</li>
		<li>Bereid het mengsel van 0,05 M [Fe (CN)6]-3/ [Fe (CN)6]-4 en 0,3 M NaCl in 500 ml water als spoeloplossing voor RED.</li>
		<li>Verbind alle drie de oplossingscontainers met RED stack met behulp van rubberen buizen via de peristaltische pomp en manometers. Gebruik de buis van maat L/S 16 voor spoeloplossing en gebruik de buis van maat L/S 25 voor HC- en LC-oplossing.</li>
		<li>Om een RED stack te maken, neem je twee eindplaten die bestaan uit polymethylmethacrylaat (PMMA). Verbind beide eindplaten horizontaal van aangezicht tot aangezicht met moeren, bouten en ringen met behulp van 25 Nm kracht met behulp van een digitale moersleuteldriver. De dikte van PMMA-eindplaten 3 cm en het pad van de stromingskanalen zijn ontworpen in platen voor HC, LC en spoeloplossing door een boormachine2.</li>
		<li>Plaats twee mesh elektroden gemaakt van metaal Titanium (Ti) gecoat met een mengsel van Iridium (Ir) en Ruthenium (Ru) in een 1:1 verhouding en plaats aan het einde van de PMMA platen. Beide eindelektroden zijn verbonden met de krokodillenklem van de bronmeter. OPMERKING: Beide PMMA-eindplaten zijn uitgerust met gaaselektroden, beide elektroden waren gelaagd met een vierkante vorm afstandsstuk en de PMMA-eindplaat bedekt met een rubberen pakking naar binnen gericht. Daarna worden CEM en AEM als alternatief geplaatst, gescheiden door siliconen pakking en afstandsstuk, zoals weergegeven in figuur 3.</li>
		<li>Installeer siliciumpakkingen, polymeerafstandshouders en ionenuitwisselingsmembranen (CEM en AEM) laag voor laag, zoals weergegeven in het schematische diagram figuur 4 en figuur 5. Zorg ervoor dat het actieve gebied van elektroden, zowel membranen, buiten- als binnenruimte, buiten- en binnenpakking 7 x 7 = 49 cm2is.</li>
		<li>Passeer oplossingen met een hoge concentratie en lage concentratie uit de respectieve compartimenten door peristaltische pompen, zoals weergegeven in het schematische diagram in figuur 4.</li>
		<li>Circuleren de spoeloplossing in de buitenste elektrode- en membraancompartimenten in recirculatiemodus met behulp van peristaltische pompen. Het debiet dat voor de spoeloplossing wordt gebruikt, is 50 ml min-1.</li>
		<li>Een vast debiet wordt gebruikt voor het analyseren van de prestaties van elk membraan. In dit experiment hebben we 100 ml min-1 gebruikt via een peristaltische pomp.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62309/62309fig04.jpg"> Figuur 4: Schematische weergave van de buisverbinding met omgekeerde elektrodialysestapel. Aansluiting van omgekeerde elektrodialyse met peristaltische pompen, oplossingscontainer met hoge concentratie, oplossingscontainer met lage concentratie, spoeloplossingscontainer en afvaloplossingscontainer. Het toont ook de uitlijning van de afstandsstuk met zowel een anionenuitwisselingsmembraan (AEM) als een kationenuitwisselingsmembraan (CEM). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62309/62309fig04large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62309/62309fig05.jpg"> Figuur 5: Schematisch schema van verschillende lagen in de omgekeerde elektrodialyse-opstelling. (a) Doorsnedeweergave van een schematische illustratie van omgekeerde elektrodialyse toont de stroomrichting van de oplossing met hoge concentratie, oplossing met lage concentratie en elektrodespoeloplossing. Andere componenten zoals elektroden, buiten- en binnenpakkingen, buiten- en binnenafstandshouders, kationenuitwisselingsmembraan en anion-uitwisselingsmembraan. (b) Vooraanzicht van de stapel, die de stroomrichting van een oplossing aangeeft. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62309/62309fig05large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.</a>
4. Meting van omgekeerde elektrodialyse
<ol><li>
Vermogensberekening
	<ol>
<li>Laat de hoge concentratie, lage concentratie en spoeloplossing minstens 5 minuten door de stapel lopen. Meet de RED-uitgangsprestaties met een bronmeter, die is aangesloten op beide elektroden van de RED-stack13.</li>
		<li>Bereken de stroomspanningskenmerken van de RED-stack in termen van vermogensdichtheid met behulp van de galvanische methode. OPMERKING: Bij de galvanische methode wordt een constante stroom over elektroden uitgeoefend en wordt de resulterende stroom gemeet. De resulterende stroom is de stroom die wordt gegenereerd als gevolg van de elektrochemische reactie in de stapel. De meting wordt uitgevoerd onder 0,05 V statische spanning met een vaste veegstroom van 10 mA.</li>
		<li>De maximale vermogensdichtheid voor de RED-stack wordt gemeten met behulp van de volgende vergelijking 1. <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/62309/62309eq2.jpg">(1) Hier is Pmax de maximale vermogensdichtheid van de RODE stapel (Wm-2),U-stack is de spanning (V) geproduceerd door het membraan in de stapel,ik-stack is de geregistreerde stroom (A) en eenmem is het actieve gebied van de membranen (m2).</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Dlugolecki, P., Gambier, A., Nijmeijer, K., Wessling, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Practical+potential+of+reverse+electrodialysis+as+process+for+sustainable+energy+generation%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Practical potential of reverse electrodialysis as process for sustainable energy generation.</a> Environmental Science & Technology. 43, 6888-6894 (2009).</li>
<li>Kim, D., Kwon, K., Kim, D. H., Li, L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKim%2C+D+%22Energy+Generation+Using+Reverse+Electrodialysis%3A+Principles%2C+Implementation%2C+and+Applications%22">Energy Generation Using Reverse Electrodialysis: Principles, Implementation, and Applications</a>. , Springer. (2019).</li>
<li>Mei, Y., Tang, C. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+developments+and+future+perspectives+of+reverse+electrodialysis+technology%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Desalination%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Salinity+gradients+for+sustainable+energy%3A+primer%2C+progress%2C+and+prospects%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Salinity gradients for sustainable energy: primer, progress, and prospects.</a> Environmental Science & Technology. 50, 12072-12094 (2016).</li>
<li>Li, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+hybrid+process+of+reverse+electrodialysis+and+reverse+osmosis+for+low+energy+seawater+desalination+and+brine+management%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Energy%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Salinity+gradient+power+by+reverse+electrodialysis%3A+effect+of+model+parameters+on+electrical+power+output%5BTitle%5D)+AND+%22Desalination%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Energy+capture+from+thermolytic+solutions+in+microbial+reverse-electrodialysis+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Modeling+of+power+generation+with+thermolytic+reverse+electrodialysis+for+low-grade+waste+heat+recovery%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Energy%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Potential+ion+exchange+membranes+and+system+performance+in+reverse+electrodialysis+for+power+generation%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Membrane+Science%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Controlling+fuel+crossover+in+open+electrochemical+cells+by+tuning+the+water+nanochannel+for+power+generation%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Sustainable+Chemistry+%26+Engineering%22%5BJournal%5D)">Controlling fuel crossover in open electrochemical cells by tuning the water nanochannel for power generation.</a> ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 8, 8613-8623 (2020).</li>
<li>Shah, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modified+single-wall+carbon+nanotube+for+reducing+fouling+in+perfluorinated+membrane-based+reverse+electrodialysis%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Hydrogen+Energy%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Brine+recovery+using+reverse+electrodialysis+in+membrane-based+desalination+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Desalination%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Parametric+study+of+reverse+electrodialysis+using+ammonium+bicarbonate+solution+for+low-grade+waste+heat+recovery%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Conversion+and+Management%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Comparison+of+hydrogen+production+and+electrical+power+generation+for+energy+capture+in+closed-loop+ammonium+bicarbonate+reverse+electrodialysis+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Chemistry+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Reducing+pumping+energy+by+using+different+flow+rates+of+high+and+low+concentration+solutions+in+reverse+electrodialysis+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Membrane+Science%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Doubled+power+density+from+salinity+gradients+at+reduced+intermembrane+distance%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Doubled power density from salinity gradients at reduced intermembrane distance.</a> Environmental Science & 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/pubmed?term=((Reverse+electrodialysis%3A+Performance+of+a+stack+with+50+cells+on+the+mixing+of+sea+and+river+water%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Membrane+Science%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Electrical+power+from+sea+and+river+water+by+reverse+electrodialysis%3A+a+first+step+from+the+laboratory+to+a+real+power+plant%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Electrical power from sea and river water by reverse electrodialysis: a first step from the laboratory to a real power plant.</a> Environmental Science & Technology. 44, 9207-9212 (2010).</li>
<li>Batchelor, C. K., Batchelor, G. K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBatchelor%2C+CK+%22An+Introduction+to+Fluid+Dynamics%22">An Introduction to Fluid Dynamics</a>. , Cambridge University Press. (2000).</li>
<li>Schock, G., Miquel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+transfer+and+pressure+loss+in+spiral+wound+modules%5BTitle%5D)+AND+%22Desalination%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Spacer+characterization+and+pressure+drop+modelling+in+spacer-filled+channels+for+ultrafiltration%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Membrane+Science%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Influence+of+multivalent+ions+on+renewable+energy+generation+in+reverse+electrodialysis%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+%26+Environmental+Science%22%5BJournal%5D)">Influence of multivalent ions on renewable energy generation in reverse electrodialysis.</a> Energy & 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/pubmed?term=((Enhanced+mixing+in+the+diffusive+boundary+layer+for+energy+generation+in+reverse+electrodialysis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Membrane+Science%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Upscaling+reverse+electrodialysis%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Upscaling reverse electrodialysis.</a> Environmental Science & Technology. 52, 10856-10863 (2018).</li>
<li>Sarkar, S., SenGupta, A. K., Prakash, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+donnan+membrane+principle%3A+opportunities+for+sustainable+engineered+processes+and+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">The donnan membrane principle: opportunities for sustainable engineered processes and materials.</a> Environmental Science & Technology. 44, 1161-1166 (2010).</li>
<li>Kim, H. -K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+power+density+of+reverse+electrodialysis+with+pore-filling+ion+exchange+membranes+and+a+high-open-area+spacer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry+A%22%5BJournal%5D)">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>Długołęcki, P., Nymeijer, K., Metz, S., Wessling, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+status+of+ion+exchange+membranes+for+power+generation+from+salinity+gradients%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Membrane+Science%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Salt+concentration+differences+alter+membrane+resistance+in+reverse+electrodialysis+stacks%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology+Letters%22%5BJournal%5D)">Salt concentration differences alter membrane resistance in reverse electrodialysis stacks.</a> Environmental Science & Technology Letters. 1, 36-39 (2014).</li>
</ol>

De auteurs verklaren geen belangenconflicten.

Het werkingsprincipe van het RED wordt voornamelijk gedomineerd door de fysisch-chemische eigenschappen van het membraan, wat een cruciaal onderdeel is van het RED-systeem, zoals geïllustreerd in figuur 3. Hier beschrijven we de fundamentele kenmerken van het membraan voor het leveren van een hoogwaardig RED-systeem. De specifieke ionendoorlaatbaarheid van het membraan zorgt ervoor dat het één type ionen door hun polymeernanokanaal passeert. Zoals de naam al doet vermoeden, kan CEM kationen ...

Energiewinning uit natuurlijke hulpbronnen is een economische methode die milieuvriendelijk is, waardoor onze planeet groen en schoon wordt. Tot nu toe zijn verschillende processen voorgesteld om energie te winnen, maar omgekeerde elektrodialyse (RED) heeft een enorm potentieel om het probleem van de energiecrisis te overwinnen1. Energieproductie uit omgekeerde elektrodialyse is een technologische doorbraak voor het koolstofvrij maken van wereldwijde energie. Zoals de naam al doet vermoeden, is RED een omgekeerd proces, waarbij het alternatieve celcompartiment wordt gevuld met de hooggeconcentreerde zoutoplossing en zoutarme oplossing2. Het chemische potentieel dat wordt gegenereerd door het zoutconcentratieverschil tussen de ionenuitwisselingsmembranen, verzameld uit de elektroden aan het uiteinde van het compartiment.
Sinds het jaar 2000 zijn veel onderzoeksartikelen gepubliceerd, die inzicht geven in het RED theoretisch en experimenteel3,4. Systematische studies naar de bedrijfsomstandigheden en betrouwbaarheidsstudies onder stressomstandigheden verbeterden de stackarchitectuur en verbeterden de algehele celprestaties. Verschillende onderzoeksgroepen hebben hun aandacht gericht op de hybride toepassing van RED, zoals ROOD met ontziltingsproces5,ROOD met zonne-energie6,ROOD met omgekeerde osmose (RO) proces5, ROOD met de microbiële brandstofcel7en ROOD met het radiatieve koelproces8. Zoals eerder vermeld, is er veel ruimte bij het implementeren van red's hybride applicatie om het energie- en schoonwaterprobleem op te lossen.
Verschillende methoden zijn gebruikt om de prestaties van de RODE cel en de ionenuitwisselingscapaciteit van het membraan te verbeteren. Het afstemmen van de kationenuitwisselingsmembranen met verschillende soorten ionen met behulp van sulfonzuurgroep (-SO3H), fosfonzuurgroep (-PO3H2)en carboxylzuurgroep (-COOH) is een van de effectieve manieren om de fysisch-chemische eigenschappen van het membraan te veranderen. Anion-uitwisselingsmembranen zijn afgestemd op ammoniumgroepen ( <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/62309/62209eq1.jpg"> )9. De hoge ionische geleidbaarheid van AEM en CEM zonder de mechanische sterkte van het membraan te verslechteren, is de essentiële parameter voor het selecteren van een geschikt membraan voor toepassing van het apparaat. Het robuuste membraan onder spanningsomstandigheden zorgt voor mechanische stabiliteit van het membraan en verbetert de duurzaamheid van het apparaat. Hier wordt een unieke combinatie van hoogwaardige vrijstaande gesulfoneerde poly (etheretherketon) (sPEEK) als kationenuitwisselingsmembranen met FAA-3 als anion-uitwisselingsmembranen gebruikt in de RED-toepassing. Figuur 1 toont het stroomschema van de experimentele procedure.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62309/62309fig01.jpg"> Figuur 1: Procedureschema. Het stroomschema geeft de procedure voor de bereiding van het ionenuitwisselingsmembraan, gevolgd door het proces voor de meting van omgekeerde elektrodialyse. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62309/62309fig01large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.</a>

<table><tbody><tr><td>AEM gebaseerde membraan</td><td>Fumion</td><td>P1810-194</td><td>Ionomer</td></tr><tr><td>CEM gebaseerde membraan</td><td>Fumion</td><td>E550</td><td>Ionomer</td></tr><tr><td>Digitale koppelsleutel</td><td>Torqueworld</td><td>WP2-030-09000251</td><td>sleutel</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>Magneetsnijder</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>Chemisch</td></tr><tr><td>N-Methyl-2- pyrrolidon</td><td>Daejung</td><td>872-50-4</td><td>Chemisch</td></tr><tr><td>Peristaltiekpomp</td><td>EMS tech Inc</td><td>-</td><td>EMP 2000W</td></tr><tr><td>Kaliumhexacyanoferraat(II) trihydraat</td><td>Sigma aldrich</td><td>P3289</td><td>Chemisch</td></tr><tr><td>Kaliumhexacyanoferraat(III)</td><td>Sigma aldrich</td><td>244023</td><td>Chemisch</td></tr><tr><td>Drukmeter</td><td>Swagelok</td><td>-</td><td>Meter</td></tr><tr><td>Omgekeerde elektrodialyse setup</td><td>gemaakt in lab</td><td>-</td><td>Apparaat</td></tr><tr><td>RO systeem puur water</td><td>KOTITI</td><td>-</td><td>Water</td></tr><tr><td>Rotorverdamper</td><td>Hitachi</td><td>YEFO-KTPM</td><td>Inductiemotor</td></tr><tr><td>Natriumchloride</td><td>Sigma aldrich</td><td>S9888</td><td>Chemisch</td></tr><tr><td>Natriumhydroxide</td><td>Merk</td><td>1310-73-2</td><td>Chemisch</td></tr><tr><td>Bronmeter</td><td>Keithley</td><td>-</td><td>2410</td></tr><tr><td>Tussenstuk</td><td>Nitex, SEFAR</td><td>06-250/34</td><td>Tussenstuk</td></tr><tr><td>Zwavelzuur</td><td>Daejung</td><td>7664-93-9</td><td>Chemisch</td></tr><tr><td>Buis</td><td>Masterflex buis</td><td>96410-25</td><td>Rubberbuis</td></tr></tbody></table>

ionenuitwisselingsmembranen voor de fabricage van omgekeerde elektrodialyse-apparaten

Ion-Exchange Membranes for the Fabrication of Reverse Electrodialysis Device

Omgekeerde elektrodialyse (RED) is een effectieve manier om stroom op te wekken door twee verschillende zoutconcentraties in water te mengen met behulp van kationenuitwisselingsmembranen (CEM) en anionuitwisselingsmembranen (AEM). De RED stack bestaat uit een afwisselende opstelling van het kationenuitwisselingsmembraan en het anion-uitwisselingsmembraan. Het RED-apparaat fungeert als een potentiële kandidaat om te voldoen aan de universele vraag naar toekomstige energiecrises. Hier, in dit artikel, demonstreren we een procedure om een omgekeerd elektrodialyseapparaat te fabriceren met behulp van CEM en AEM op laboratoriumschaal voor energieproductie. Het actieve gebied van het ionenuitwisselingsmembraan is 49 cm2. In dit artikel bieden we een stapsgewijze procedure voor het synthetiseren van het membraan, gevolgd door de assemblage en vermogensmeting van de stapel. Ook de meetcondities en de berekening van het nettovermogen zijn toegelicht. Verder beschrijven we de fundamentele parameters waarmee rekening wordt gehouden om tot een betrouwbaar resultaat te komen. We bieden ook een theoretische parameter die de algehele celprestaties met betrekking tot het membraan en de voedingsoplossing beïnvloedt. Kortom, dit experiment beschrijft hoe je RODE cellen op hetzelfde platform kunt assembleren en meten. Het bevat ook het werkingsprincipe en de berekening die worden gebruikt voor het schatten van het nettovermogen van de RED-stack met behulp van CEM- en AEM-membranen.

Nettovermogen RODE cel genereert over het algemeen elektrische energie uit de zoutgehaltegradiënt van de zoutoplossing, d.w.z. de beweging van ionen in de tegenovergestelde richting door het membraan. Om de RED-stapel correct te monteren, moet men alle lagen, inclusief elektroden, pakkingen, membranen en afstandhouders in de stapel zorgvuldig uitlijnen, zoals aangetoond in het schematische diagram in figuur 4 en figuur 5. Als de stapel niet p...

We demonstreren de fabricage van een omgekeerd elektrodialyseapparaat met behulp van een kationenuitwisselingsmembraan (CEM) en anion-uitwisselingsmembraan (AEM) voor energieopwekking.

Ionenuitwisselingsmembranen voor de fabricage van omgekeerde elektrodialyse-apparaten

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

Dit protocol is een geluidsvrije, schone en duurzame manier om energie te produceren. Het kan het energiecrisisprobleem gemakkelijk oplossen door de waterziltingsgradiënt om te zetten in elektriciteit. De methode biedt een directe lijst voor het uitbreiden van het membraan met een groot gebied met uitstekende fysiochemische eigenschappen voor het genereren van efficiënt vermogen met behulp van RED.De uitgangsprestaties van het RED-apparaat kunnen worden opgeschaald en het membraan kan worden gebruikt in andere elektrochemische apparaten zoals phoresis- en redoxstroombatterijen. Homogene oplossingsvoorbereiding, filtratie, drogen, controletechnieken, wassen, membraanbehandeling, reguleren de reproduceerbare membraanprestaties. De stackuitlijning en optimalisatie van drukval zijn cruciaal voor het produceren van stabiele apparaatprestaties.Om een kationenuitwisselingsmembraan te bereiden, voegt u 5% gesulfiteerde polyetheretherketonvezels toe aan een ronde bodemkolf van 250 milliliter en lost u de vezels op in dimethylacetamide-oplosmiddel. Schud vervolgens de kolf gedurende 10 minuten, zodat alle ionomeerpolymeren zich op de bodem van de kolf nestelen. Plaats het mengsel in een siliconenoliebad met een magnetische roerstaaf en roer de oplossing krachtig met 500 omwentelingen per minuut gedurende 24 uur bij 80 graden Celsius om een homogene oplossing te verkrijgen.Filter de volgende dag 30 milliliter van de oplossing door een PTFE-filter van 0,45 micrometer in een ronde glazen schaal met een diameter van 18 centimeter. Gebruik een luchtblazer om eventuele bellen te verwijderen voordat u de schaal 24 uur in de oven zet bij 90 graden Celsius om een ongeveer 50 micrometer dik vrijstaand membraan te genereren. Om het vrijstaande membraan te extraheren, vult u de schaal met warm gedestilleerd water.Na 10 minuten zal het vrijstaande membraan loskomen van de schotel. Om het membraan te activeren, dompelt u het membraan gedurende twee uur onder in één molaire zwavelzuuroplossing bij 80 graden Celsius, gevolgd door ten minste drie wasbeurten van 10 minuten met één liter gedestilleerd water bij kamertemperatuur per wasbeurt. Los 10% in gewicht FAA-3 ionomeeroplossing op in NMP-oplosmiddel gedurende twee uur bij kamertemperatuur en 500 omwentelingen per minuut.Filter aan het einde van de incubatie ongeveer 30 milliliter oplossing door een poriezeef van 100 micron in een petrischaal van 18 centimeter. Nadat u eventuele luchtbellen hebt verwijderd, plaatst u de schotel 24 uur in een oven van 100 graden Celsius. Gebruik heet gedestilleerd water om het gedroogde membraan te extraheren zoals aangetoond en activeer het membraan gedurende twee uur in één liter natriumhydroxide.Was vervolgens het geactiveerde membraan drie keer met één liter gedestilleerd water per wasbeurt, zoals aangetoond. Knip na activering de kationen- en anionuitwisselingsmembranen door tot 49 vierkante centimeter. Om een RODE stapel te fabriceren, plaatst u een drie centimeter dikke PMMA-plaat met de elektrode naar boven gericht en plaatst u een rubberen pakking en afstandsstuk op de elektrode.Plaats het kationenuitwisselingsmembraan en het anionenuitwisselingsmembraan aan weerszijden van de pakking. Plaats een siliconen pakking en een afstandsstuk op elk membraan en plaats een tweede PMMA-plaat op de tweede laag afstandhouders en pakkingen. Gebruik vervolgens een digitale moersleutelaandrijving met een kracht van 25 newtonmeter om de installatie te beveiligen met moeren, bouten en ringen.Wanneer de stapel is geassembleerd, plaatst u een titanium gaaselektrode bedekt met een één-op-één mengsel van iridium en ruthenium aan het einde van elke plaat en gebruikt u krokodillenklemmen om de elektroden op de bronmeter aan te sluiten. Voeg ten minste twee uur voor de analyse vijf liter van een 0,01 molaire natriumarme natriumchlorideoplossing en vijf liter van een 0,6 molaire natriumchlorideoplossing toe aan individuele grote containers die zijn aangesloten op een peristaltische pomp en roer de oplossingen continu op kamertemperatuur. Om de RED-analyse uit te voeren, voegt u 0,05 molaire spoeloplossing toe aan een derde container en gebruikt u rubberen buizen om alle drie de containers via de peristaltische pomp en manometers op de RED-assemblage aan te sluiten.Stel het debiet van de spoeloplossing in op 50 milliliter per minuut en het debiet van de zoutoplossingen op 100 milliliter per minuut en controleer de slang om eventuele doorstroming of lekkage te voorkomen. Voer een manometermeting uit om er zeker van te zijn dat de meting stabiel is. Nadat de oplossingen ten minste vijf minuten door de stapel zijn gelopen, gebruikt u een bronmeter die is aangesloten op zowel de elektroden als de RED-stack om de omgekeerde elektrodialyse-uitgangsprestaties volgens de galvanische methode te meten.Het omgekeerde elektrodialyseapparaat fungeert als een potentiële kandidaat om te voldoen aan de universele vraag naar toekomstige energiecrises. Het verschil in de zoutgehaltegradiënt van de zoutconcentratie geeft aanleiding tot de open circuitspanning, die afhankelijk is van de interne weerstand van de omgekeerde elektrodialysestapel. In deze analyse was de maximale vermogensdichtheid voor de omgekeerde elektrodialysestapel ongeveer 0,7 watt per vierkante meter en de berekende netto vermogensdichtheid ongeveer 0,65 watt per vierkante meter bij een vast debiet.Zoals waargenomen, nam de vermogensdichtheid van de cel aanvankelijk toe tot de maximale stroomdichtheidswaarde voordat deze daalde als reactie op een toename van de interne weerstand van de RED-stack. Het is belangrijk om de slangaansluiting, oplossingsdoorstroming en vloeistoffen regelmatig te kruisen voor het produceren van efficiënte en stabiele prestaties. De bereiding van een uniform groot gebiedsmembraan zal de celprestaties destabiliseren zonder het membraan en de oplossingslekkage te vervuilen.Bovendien werkt het efficiënt onder stressomstandigheden.

ion-exchange-membranes-for-fabrication-reverse-electrodialysis

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

We demonstreren de extractie van ammonium uit een ammonium-rijke stroom met behulp van een elektrochemisch en een bio-elektrochemisch systeem. De reactoropstelling, werking en gegevensanalyse worden besproken.

Elektrochemisch en Bioelectrochemically Induced Ammonium Recovery

Dit manuscript toont het fabricageproces voor de vervaardiging van diëlektrische elastomere zachte actuatoren op basis van silicone membranen. De drie belangrijkste productiefasen worden in detail gepresenteerd: het gieten met een mes van dunne silicone membranen; padprinting van compliante elektroden; en de assemblage van alle componenten.

Fabricageproces van siliconen gebaseerde diëlektrische Elastomer Actuators

Het protocol voor een nieuwe ionenconcentratie polarisatie (ICP) platform dat de voortplanting van de ICP zone kan stoppen, ongeacht de omstandigheden beschreven. Dit unieke vermogen van het platform ligt in het gebruik van fusie ion uitputting en verrijking, die twee polariteiten van de ICP fenomeen zijn.

Het samenvoegen van Ion Concentratie polarisatie tussen Naast elkaar Ion Exchange membranen aan de voortplanting van de Polarisatie Zone blokkeren

De rectificatie van ion vervoer trajecten is een effectieve methode voor het genereren van een-directioneel ion-gesleept electrohydrodynamic stromen. Door het instellen van een ionenwisseling membraan in een kanaal, een elektrisch gepolariseerde voorwaarde wordt gegenereerd en zorgt ervoor dat een vloeibare stroom worden aangedreven wanneer een elektrisch veld wordt extern toegepast.

Generatie en de controle van de Electrohydrodynamic stroomt in waterig elektrolyt oplossingen

Een eenvoudige, reproduceerbare en veelzijdige aanpak voor de synthese van intergrown, polykristallijne metaal-organische kader membranen op een breed scala van ongewijzigde poreuze en niet-poreuze ondersteunt wordt gepresenteerd.

Elektroforetische kristallisatie van ultradunne High-performance metaal-organische kader membranen

Hier gepresenteerd is een stapsgewijs protocol voor het realiseren van gas-entrapping membranen (GEMs) van SiO2/ Si wafers met behulp van geïntegreerde circuit microfabricage technologie. Wanneer silica-GEM's worden ondergedompeld in water, wordt het binnendringen van water voorkomen, ondanks de waterminnende samenstelling van silica.

Proof-of-Concept voor gas-entrapping membranen afgeleid van waterminnende SiO2/Si/SiO2 Wafers voor groene ontzilting

Dit artikel beschrijft een snel en eenvoudig productieproces van ionische elektromechanisch actieve composietmaterialen voor actuatoren in biomedische, biomimetische en zachte robotica toepassingen. De belangrijkste fabricagestappen, hun belang voor de uiteindelijke eigenschappen van de actuatoren en enkele van de belangrijkste karakteriseringstechnieken worden in detail beschreven.

Fabricage van carbon-based Ionische elektromechanisch actieve zachte actuatoren

Dit protocol beschrijft een reproduceerbare methodologie voor de fabricage van duurzame metaal-organische raamwerk/polymeer-gemengde matrixmembranen en nauwkeurige meting van hun in-vlak protongeleidbaarheid onder variabele temperatuur en vochtigheid met behulp van elektrochemische impedantiespectroscopie, wat nuttig kan zijn voor protonuitwisselingsmembraanbrandstofcellen (PEMFC's).

Het meten van protongeleidbaarheid in MOF-gebaseerde gemengde matrixmembranen met elektrochemische impedantiespectroscopie

Een protocol wordt voorgesteld om multi-elektron metaal / lucht batterij systemen te bestuderen met behulp van eerdere technologie ontwikkeld voor de zink / lucht cel. Elektrochemische testen wordt dan uitgevoerd op vervaardigde batterijen de prestatie.

Fabricatie van VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Air Cellen voor elektrochemische testen

Er wordt een methode beschreven voor het permanent verlijmen van twee siliciumwafels om een uniforme behuizing te realiseren. Dit omvat wafervoorbereiding, reiniging, RT-hechting en gloeiprocessen. De resulterende gebonden wafers (cellen) hebben uniformiteit van de behuizing ~1%1,2. De resulterende geometrie maakt metingen van beperkte vloeistoffen en gassen mogelijk.

Fabricage van uniforme nanoschaalholtes via Silicon Direct Wafer Bonding

Leer omgekeerde elektrodialyse-apparaten te fabriceren met kation- en anionuitwisselingsmembranen voor duurzame energieopwekking uit zoutgradiënten. Dit protocol behandelt membraansynthese, stackassemblage en vermogensmeting.

Ionenuitwisselingsmembranen voor de fabricage van omgekeerde elektrodialyse-apparaten

Meer video's verkennen