Bezmembranowe ogniwa paliwowe z nadtlenkiem wodoru jako obiecujące źródło czystej energii

Fenyang Zhu; Guoxiang Chen; Aleksei Kuzin; Dmitry A. Gorin; Brij Mohan; Gaoshan Huang; Yongfeng Mei; Alexander A. Solovev

doi:10.3791/65920

Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Bezmembranowe ogniwa paliwowe z nadtlenkiem wodoru jako obiecujące źródło czystej energii

4.2K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/65920

⸱

20 października 2023

Fenyang Zhu¹ , Guoxiang Chen¹ , Aleksei Kuzin¹^,² , Dmitry A. Gorin² , Brij Mohan³ , Gaoshan Huang¹ , Yongfeng Mei¹^,⁴^,⁵^,⁶^,⁷ , Alexander A. Solovev¹

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

W tym artykule

Podsumowanie

Ten protokół wprowadza projektowanie i ocenę innowacyjnych trójwymiarowych elektrod do ogniw paliwowych z nadtlenkiem wodoru, wykorzystujących tkaninę z włókna węglowego galwanizowanego Au i elektrody z pianki niklowej. Wyniki badań podkreślają potencjał nadtlenku wodoru jako obiecującego kandydata na zrównoważone technologie energetyczne.

Streszczenie

W dogłębnym badaniu bezmembranowych ogniw paliwowych opartych na nadtlenku wodoru (H₂O₂ FCs), wykazano, że nadtlenek wodoru (H₂O₂), związek neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla, ulega rozkładowi elektrochemicznemu w celu wytworzenia H₂O, O₂ i energii elektrycznej. Unikalne właściwości redoks_H2O2pozycjonują go jako realnego kandydata do zastosowań w zrównoważonej energii. Proponowana konstrukcja bezmembranowa rozwiązuje problemy konwencjonalnych ogniw paliwowych, w tym złożoność produkcji i wyzwania projektowe. Wprowadzono nowatorską elektrodę trójwymiarową, zsyntetyzowaną za pomocą technik galwanizacji. Wykonana z galwanizowanej Au tkaniny z włókna węglowego w połączeniu z pianką Ni, elektroda ta wykazuje ulepszoną kinetykę reakcji elektrochemicznej, co prowadzi do zwiększenia gęstości mocy dla H₂O₂ FC. Wydajność ogniw paliwowych jest ściśle związana z poziomem pH roztworu elektrolitu. Poza zastosowaniami FC, takie elektrody mają potencjał w przenośnych systemach energetycznych i jako katalizatory o dużej powierzchni. Niniejsze badanie podkreśla znaczenie inżynierii elektrod w optymalizacji potencjału_H2O2jako przyjaznego dla środowiska źródła energii.

Wprowadzenie

Ogniwo paliwowe to urządzenie elektrochemiczne, które wykorzystuje paliwo i utleniacz do przekształcania chemikaliów w energię elektryczną. FC mają wyższą sprawność konwersji energii niż tradycyjne silniki spalinowe, ponieważ nie są związane cyklem Carnota¹. Wykorzystując paliwa takie jak wodór (H₂)², borowodorek-wodór (NaBH₄)³ i amoniak (NH₃)⁴, FC stały się obiecującym źródłem energii, które jest czyste dla środowiska i może osiągać wysoką wydajność, oferując znaczny potencjał zmniejszenia zależności człowieka od paliw kopalnych. Technologi....