Gelecek Vaat Eden Bir Temiz Enerji Kaynağı Olarak Membransız Hidrojen Peroksit Yakıt Hücreleri

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

doi:10.3791/65920

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Gelecek Vaat Eden Bir Temiz Enerji Kaynağı Olarak Membransız Hidrojen Peroksit Yakıt Hücreleri

4.2K görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/65920

⸱

20 Ekim 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

Bu makalede

Özet

Bu protokol, Au-elektrolizle kaplanmış karbon fiber kumaş ve Ni-köpük elektrotları kullanan hidrojen peroksit yakıt hücreleri için yenilikçi üç boyutlu elektrotların tasarımını ve değerlendirmesini sunar. Araştırma bulguları, hidrojen peroksitin sürdürülebilir enerji teknolojileri için umut verici bir aday olma potansiyelini vurgulamaktadır.

Özet

Membransız hidrojen peroksit bazlı yakıt hücrelerinin (H2O2FC'ler) derinlemesine incelenmesinde, karbon nötr bir bileşik olan hidrojen peroksitin (H2O2)_H2O, _O2 ve elektrik enerjisi üretmek için elektrokimyasal ayrışmaya uğradığı gösterilmiştir. H2O2'nin benzersiz redoks özellikleri, onu sürdürülebilir enerji uygulamaları için uygun bir aday olarak konumlandırmaktadır. Önerilen membransız tasarım, üretim karmaşıklıkları ve tasarım zorlukları dahil olmak üzere geleneksel yakıt hücrelerinin sınırlamalarını ele almaktadır. Elektrokaplama teknikleriyle sentezlenen yeni bir üç boyutlu elektrot tanıtıldı. Ni-köpük ile birleştirilmiş Au-elektrolizle kaplanmış karbon fiber kumaştan üretilen bu elektrot, H2O2FC'ler için artan bir güç yoğunluğuna yol açan gelişmişelektrokimyasal reaksiyon kinetiği sergiler. Yakıt hücrelerinin performansı, elektrolit çözeltisinin pH seviyeleri ile karmaşık bir şekilde bağlantılıdır. FC uygulamalarının ötesinde, bu tür elektrotlar taşınabilir enerji sistemlerinde ve yüksek yüzey alanlı katalizörler olarak potansiyele sahiptir. Bu çalışma, çevre dostu bir enerji kaynağı olarak_H2O2'ninpotansiyelini optimize etmede elektrot mühendisliğinin önemini vurgulamaktadır.

Giriş

Yakıt hücresi, kimyasalları elektrik enerjisine dönüştürmek için yakıt ve oksidan kullanan elektrokimyasal bir cihazdır. FC'ler, Carnot Döngüsü^1'e bağlı olmadıkları için geleneksel içten yanmalı motorlardan daha yüksek enerji dönüşüm verimliliğine sahiptir. Hidrojen (_H2)², borhidrür-hidrojen (NaBH4)³ ve amonyak (_NH3)⁴ gibi yakıtları kullanan FC'ler, çevresel olarak temiz ve yüksek performans elde edebilen, insanların fosil yakıtlara olan bağımlılığını azaltmak için önemli bir potansiyel sunan, umut verici bir enerji kaynağı haline gelmiştir.....