Basit, düşük maliyetli ve Sağlam Sistem Sulu Solutions ile Kimyasal Reaksiyonların tarafından Evolved Hidrojen Sesi Tedbir

Chemistry
 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Brack, P., Dann, S., Wijayantha, K. G., 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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Introduction

Nedeniyle yüksek enerji yoğunluğu, lityum-iyon piller şu anda taşınabilir tüketici elektroniği için en popüler güç kaynaklarından biridir. Bununla birlikte, bir pil tarafından teslim edilebilir enerji miktarı sınırlıdır. Taşınabilir güç sağlamak için alternatif yöntemler geliştirmeye çok ilgi dolayısıyla şu anda yok. daha umut verici yöntemlerden biri hidrojen ve oksijen birleştirerek elektrik ve su oluşturur, proton değişim zarı (PEM) yakıt hücrelerinin kullanılmasıdır. PEM yakıt pilleri pillerin üzerinde iki ana avantajlara sahip. (Bir hidrojen akışı muhafaza olduğu sürece) İlk olarak, PEM yakıt hücreleri zaman çok daha uzun bir süre için güç sağlayabilir. İkinci olarak, yakıt kaynağına bağlı olarak, PEM yakıt hücreleri, daha küçük bir sistem daha fazla enerji sağlayabilir, yani pillere göre çok daha büyük bir enerji yoğunluğuna sahip olabilir. 1,2 Bunun bir sonucu olarak, yönlendirilmiş bir araştırma, şu anda çok miktarda mevcuttur gelişmekte olan taşınabilir, on-demand hidrojen kaynaklarına. 2-Şu anda çok ilgi topluyor 7 bir yöntem su ile kimyasal reaksiyona girerek hidrojen üretimini olduğunu. 8,9

Bu reaksiyonlarda ölçülen edilmesi gereken en önemli parametrelerden biri hidrojen evrimi. Bu tür sulu çözeltiler, kimyasal olarak hidrojen depolama malzemelerinin ilavesi ile, hidrojen evrimi basit reaksiyonlar için, bir basit, düşük maliyetli bir ölçüm sistemi olması avantajlıdır. Bu tür bir sistemin bir örneği, bir kimyasal reaksiyonda oluşturulan gaz hacmi ters suyla doldurulmuş ölçme silindiri yer değiştiren su hacmi izleme basitçe ölçüldüğü su yer değiştirme yöntemidir. Bu teknik 18. yüzyılda, botanikçi Stephen Hales tarafından geliştirilen ve daha sonra uyarlanmış ve oksijen dahil olmak üzere birçok gazları, izole etmek Joseph Priestley tarafından en ünlü kullanımı için konulmuştur pnömatik çukurda, ortaya çıkmıştır. 10,11 su deplasman yöntemisu ile, hidrojen de dahil olmak üzere, su, özellikle çözünebilir değildir ve hala yaygın olarak sodyum borohidrür, alüminyum ve ferrosilikon gibi çeşitli kimyasalların reaksiyonlarından elde edilen hidrojen hacminin kaydetmek için kullanılan herhangi bir gaz için geçerlidir. 12 20

Ancak, gaz gelişti olarak su seviyesindeki değişikliklerin manuel kaydı içeren klasik su deplasman yöntemi, sıkıcı ve su seviyesi hızla değişen zaman deneyci için zor olduğu gibi, yüksek gaz akış hızlarında, yanlış olabilir, doğru bir okuma almak için. Bir deneyci gerçekçi 10 sn ~ daha küçük aralıklarla okuma alamaz manuel olarak kaydedilen veriler, aynı zamanda zamansal çözünürlükte doğal düşüktür.

Birçok araştırmacı zamanla hacim değişikliği ayıklamak için su değiştirme süreci ve veri analizi yazılımı kaydetmeye kameralar kullanarak bu sorunun üstesinden gelmiş. 21-25 Ancak, bu rBilgisayar programlama ve nispeten pahalı ekipman bilgisi equires. Diğer araştırmacılar, hidrojen akışını kaydetmek için kütle akış metre kullandık. 26-29 Bununla birlikte, bu, genellikle, bir dar bir aralık içinde gaz tespit edebilen tek olan ve akış nispeten sabit bir sıcaklıkta muhafaza edildiği uygulamalar için daha uygun olan seviye.

Daha yüksek çözünürlük elde etmek daha basit bir yaklaşım, daha doğru veri Kütle dengesi yerleştirilen bir alıcı kabı içine, hidrojen evrimi ile yer değiştiren su kanalı etmektir. 30-35, burada tarif edilen bu yöntemle değişimi yapan, genel laboratuvar sınıfı cam kullanımı ve düşük maliyetli, ticari olarak temin edilebilen bir denge sulu sodyum hidroksit çözeltisi ile silikon reaksiyonu, hidrojen evrimi kaydetmek için. Aksine elle kaydedilen olmaktan çok, veri denge bilgisayara veri göndermek için izin veren bir veri toplama yazılım paketi kullanarak bir elektronik tabloya kaydedilir. Olması gerekiyorBu teknik, mililitre ölçekte, hidrojen evrimi ölçülmesi için uygun olsa da, bu hacim (nedeniyle ölçüm silindiri sınırlı boyutu) (nedeniyle dengede belirsizlik) çok küçük bir ölçülmesi için uygun ya da çok büyük değildir unutulmamalıdır (yüksek çözünürlüklü denge ya da daha büyük bir ölçme silindiri kullanarak, yani) uygun adaptasyon olmadan hidrojen.

Protocol

Veri kaydı Yazılımı 1. Set-up

  1. RS232 seri port ile donatılmış bir bilgisayara veri toplama ve tablo yazılımı yükleyin.
  2. Uygun bir RS232 bağlantı kablosu kullanarak denge bilgisayara bağlayın (bu yöntemde bilgisayar ve denge hem 9-pin konnektör gereklidir). denge genellikle COM1 bağlı olacaktır.
  3. veri toplama yazılımını açın.
  4. Bir e-tabloya (örneğin, Excel), ardından 'tuş vuruşlarını gönder', 'Mode' git 'Uygulama Title Bar Metin' in elektronik tablo yazılımı uygun bir ad girin verileri günlüğe ve seçmek için 'excel.exe' 'Komut satırı', ardından 'Tamam' düğmesine basın. Bir onay işareti 'Mode' açılır menüsünden 'Keystrokes Gönder' yanında görünmelidir.
  5. Daha sonra 'Ayarlar' 'Port' gidin ve değerler tuşuna basın, söz konusu dengenin uygun olmasını sağlamak 'Tamam';.
  6. Daha sonra, 'Define' ardından 'giriş veri kayıt yapısını tanımlar' gidin ve bölüm 'Kayıt olay sonuna' in 'Alınan bir satırbaşı veya CRLF' bölümünde 'Kayıt etkinliğin başlangıç' ve 'Sayısal karakter aldı' seçeneğini basın 'devam'.
  7. 'Girdi Kayıt Yapısı' başlıklı bir kutusu göründüğünde seçin 'Her bir veri kaydı tek bir veri alanı içeren' ve ardından 'Devam' tuşuna basın.
  8. - Bir kutu başlıklı görünür 'Girdi Kayıt Tanımı Editör Keystrokes Modu Gönder': {İkinci: Alan 1, {Tab} {Minute} 've' Alan postamble Keystrokes 'Sadece Sayısal Veriler için' 'Girdi Filtre' set } {SOL} {AŞAĞI} 'OK' düğmesine basın. '
  9. ardından 'sıcak tuşları ve sıcak eylemleri tanımlayın', 'Define' gidin. Hot Key 1 seçin, ardından Hot Key Eylem 'Askıya WinWedge' seçin ve bu Hot-Key 'GERI' ve tuş ve basın atamakTAMAM.
  10. 'Dosya', ardından 'Farklı Kaydet' gidin ve uygun bir klasöre yöntemi kaydedin.

2. Deney Seti-up

  1. tam yaklaşık ¾ kadar bir cam kase su ekleyin. Daha sonra, 50 ° C'ye kadar bir sıcaklık kontrollü bir karıştırıcı-sıcak plaka ve ısı cam kap yerinde; Seçenek olarak ise, bir termostatik olarak kontrol edilen su banyosu kullanır.
  2. banyosunda su seviyesi de şişede su seviyesinin üstünde olduğu şekilde bir su banyosu içinde bir şişe ve Pozisyon bu yuvarlak altlı bir 50 ml iyonu giderilmiş su (5 mi) eklenir.
  3. (Dengeleme sonrasında, bir şişe içinde su sıcaklığı sıcak plaka üzerinde ayar noktasından daha düşük, genellikle ~ 5 ° C), su sıcaklığı izlemek için yuvarlak tabanlı bir şişe boynuna bir termometre takın.
    Not: bir şişe suyu sıcaklığı, 10 dakikalık bir süre boyunca sabit kaldığı durumlarda ayar hazırdır.
  4. iyonu giderilmiş su ile bir çanak doldurun. veri kaydı dengesi üzerine boş bir behere koyun.
  5. veri kaydı dengesi üzerinde boş beher beher emzik su aktarabilirsiniz plastik levha bir köprü oluşturun. plastik köprü veri kaydı dengesi üzerinde beher ile fiziksel temas içinde olmadığından emin olun.
  6. iyonu giderilmiş su ile bir ölçme silindiri, 500 ml doldurun.
  7. eldivenli eli ile açık uç kapsayan birlikte, ölçüm silindiri ters ölçüm silindirinin açık ucu, sadece su yüzeyinin altında olduğu şekilde bir beher içine yerleştirin.
  8. İki patronlar ile donatılmış bir imbik stand kullanın ve ölçme silindiri desteklemek için kelepçeler. Ölçüm silindir boyutuna bağlı olarak, imbik tabanındaki yer karşı ağırlıklar suyun ağırlığı nedeniyle düşmesini önlemek için stand.
  9. emzik plastik köprü ile temas halinde olacak şekilde beher konumunu ayarlayın.
  10. Dikkatlice ölçüm silindiri yükseltmekSu ve hava girişine salınımı ölçüm silindiri içinde hava seviyesi her deneyin başlangıcında tutarlı olmasını sağlamak için llow (örneğin, hava, 100 ml) yerleştirildi.
  11. bir boru uzunluğunun bir tadil edilmiş bağlama parçasının olmayan ezilmiş bir cam eklem ucunu. dikkatle eklem ve boru arasındaki bağlantı etrafında Parafilm sararak Seal.
  12. Ölçüm silindirin içine hortumun ucunu.
  13. fazla suyun eklenmesi beher biraz su ekleyerek bu denge üzerine kapalı çalışan neden olacaktır emin olun. Kaçaklar beher en musluk ve plastik köprü arasındaki bağlantı yüksek akış hızlarında meydana gelebilir.
  14. bakiyesi sıfır okumaz emin olun. Gerekirse, veri kaydı dengesi üzerinde beher biraz su ekleyin.
  15. bir denge kullanarak, dışarı tartmak ya 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, ya da küçük bir cam şişenin içine silikon 0.25 g; Bazı silikon iç tuzağa eğilimi gibi plastik tartı tekne kullanmayınŞişenin boynu zaman, bir tartım kabı reaksiyon karışımına ilave edilir. Bu sorun, bunun yerine hızlı bir şekilde şişenin boynuna küçük cam şişe tersine çevrilmesi önlenir.

3. Deneysel Prosedür

  1. banyosunda su seviyesi de şişede su seviyesinin üstünde olduğu şekilde bir su banyosu içinde bir şişe ve Pozisyon bu yuvarlak altlı bir 50 ml'lik (5 mi,% 20 ağırlık) sodyum hidroksit solüsyonu ekleyin.
  2. (Dengeleme sonra bu kurulum şişenin içindeki suyun sıcaklığı genellikle sıcak plaka üzerinde ayar noktasından ~ 5 ° C daha düşük olan) solüsyonu sıcaklığı izlemek için yuvarlak tabanlı bir şişe boynuna bir termometre takın.
  3. dengelenmeye 10 dakika süre ile bırakın.
  4. dengeleme süresi sona ermeden önce, tablo yazılım paketi yeni bir elektronik tablo açın ve sonra veri toplama yazılımını açın. Veri toplama yazılımına 'Dosya' giderek Adım 1'de oluşturulan yöntem yükleyinardından 'Open yöntemi' başlangıç ​​menüsü ve.
  5. 10 dakika dengeleme dönemi sonuna nedeniyle hemen önce, 'Etkinleştir' gidin ve ardından 'Normal modda' üzerine tıklayın. Veri tablo yazılım paketinde günlüğe kaydedilmesini başlayacak.
  6. 10 dakika dengeleme süresi sonunda, hızlı bir şekilde cam şişe tersine çevrilmesi ve sodyum hidroksit çözeltisi içine silikon biriktirilmesiyle silikon ekleyin.
  7. Hızla turun boynuna boruya bağlı olan adaptörün buzlu cam ortak dipli kaba yerleştirin. denge sıfır. denge sıfırlanır hangi an veri analizinde zaman (t) = 0 alınacaktır.
  8. 10 dakika geçtikten sonra, geri silme tuşuna basarak ve ardından veri toplama yazılımı menüsünde 'çıkın' seçeneğini seçerek veri kaydı durdurun. tablo yazılım paketinde dosyayı kaydedin.
  9. yuvarlak tabanlı bir şişe ile ilgili boruya bağlı olan adaptör çıkarın ve que su ekleyinreaksiyonu NCH.
  10. santrifüj veya yerçekimi süzme ile daha fazla analiz için bir şişe içinde katı bir tortu izole ya da bir behere bütün reaksiyon karışımı aktarın ve hidroklorik asit (1 M) ile nötralize ve uygun bertaraf edilmelidir.

4. Veri Analizi

  1. Veri uygun bir tablo yazılım paketine yüklendiğinden emin olun.
  2. denge sıfırlanır noktayı bulun; Bu (t) = reaksiyonun 0 noktası olarak kabul edilir.
  3. Bu öncesinde verileri silin.
  4. Bu verilerin solunda bir sütun ekleyin. Bu zaman içerecektir.
  5. sadece takılı bir sütun için, sıfırdan başlayarak, uygun zaman aralıklarında ekleyin. Bu çalışmalarda kullanılan denge saniyede 8.5 veri noktası kaydedilir ve 0,117647 (= 1 / 8.5) sn böylece zaman aralıkları kullanılmıştır.
  6. Su üzerinde toplanmıştır düşünün gaz, su buharı ile doyurulmuş olan. toplamak sırasındaİyon işlem olup, ölçüm silindiri içinde su seviyesi, atmosfer basıncında, ölçüm silindirinin iç basıncını korumak için ayarlar.
  7. Bir karışımdaki gazların (P 1 ... P n) bireysel kısmi basınçlarının toplamı basıncı (P tot) eşit olduğunu bildiren Dalton Kanunu kullanarak yaklaşık düzeltme faktörünü uygulayın. Oda sıcaklığı 298 K ise, su buharı kısmi basıncı Pa ve ölçüm silindiri içinde toplam gaz basıncı 31,69.9, atmosfer basıncı (101.325 Pa) yaklaşık% 3.08 olduğu hesaplanabilir olan toplanan gaz hacmi su buharı. Söz konusu sıcaklıkta, su buharı kısmi basıncı ile diğer sıcaklıklarda, hidrojen su buharı miktarını tahmin.
  8. (Oda sıcaklığı 298 K ise) üretilen hidrojen miktarının tahmini elde etmek için, 0.97 ile gaz hacmini çarpın.
  9. İlk hidro tahminHidrojen üretimi eğrisinin başlangıç ​​dik yamaç doğrusal eğilim çizgisini takarak gen nesil oranı.
  10. Su için geçen zaman ölçüm silindirinden yer değiştirmek üzere bir indüksiyon dönemi al. indüksiyon periyodunun bu tahminler mutlak değildir; Gerçek hidrojen üretim Reaksiyon hidrojen miktarının bir kısmı su yer değiştirmesi başlamak edebilmek için üretilen gerektiğinden bu deneylerde tahmin 'indüksiyon periyodu' sonundan önce başlar. Ancak, bu değerler deneyler arasında indüksiyon döneminde göreceli değişimin değerlendirilmesi için izin veriyoruz.

Representative Results

deney düzeneği tekrarlanabilirliğini incelemek için, silikon değişen kütleleri hidrojen üretmek için sulu sodyum hidroksit çözeltisi ile tepkimeye sokulmuştur. Her reaksiyon üç kere gerçekleştirildi. Ortalama hidrojen üretim eğrileri. Şekil 1 'de hesaplanmıştır silikon kütleye için ortalama toplam hidrojen verimleri, hidrojen üretim oranları ve indüksiyon sürelerinin gösterilir ve Şekil 2, 3, bir standart sapma gösteren hata çubukları ile beraber çizilir ve 4 sırasıyla. reaksiyonlar arasındaki toplam hidrojen verimleri ve hidrojen üretim oranlarında çok az sapma ve indüksiyon dönemlerinde sapma daha büyük bir seviye oldu.

Şekil 1
Şekil 1: Reacti Hidrojen Üretimi Curves örneğiSulu sodyum hidroksit, silikon on. silikon çeşitli yığınların (0.05, 0.10, 0.15, 0.20 ve 0.25 g), 50 ° C'de sulu sodyum hidroksit çözeltisi (5 mi,% 20 ağırlık) reaksiyona sokuldu. Hidrojen üretimi 10 dakikalık bir süre için kaydedilmiştir. Reaksiyonları üç nüsha olarak yapılan ve sonuçları ortalaması alınmıştır. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

şekil 2
Şekil 2:. Sulu sodyum hidroksit, silikon reaksiyonundan hidrojen verim değerleri Örnek 10 dakikada değişen hidrojen toplam hacmi hidrojen üretim eğrilerinden çıkartılmıştır. silikon kütleye için ortalama toplam hidrojen verimler elde edildi ve grafikleri çizildi. Kitle o arasında doğrusal bir ilişki olduğu görülmektedirreaksiyon, bu reaksiyon koşulları altında üretilen hidrojen yoğunluğu kullanılan F, silikon. Hata çubukları toplam hidrojen verimi bir standart sapmasını temsil eder. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 3,
Şekil 3:. Sulu sodyum hidroksit, silikon reaksiyonundan hidrojen üretim hızı değerleri Örnek silikon her kütlesi için hidrojen üretiminin ilk veya maksimum hızları hidrojen üretim eğrilerinden hesaplandı. silikon kütleye ortalama başlangıç ​​veya en fazla hidrojen üretim oranları elde edildi ve grafikleri çizildi. Ortalama olarak, reaksiyonda kullanılan silikon kütle ve ilk ya da maksimum olarak hidrojen g arasında bir güç bir ilişki vardır, görülebilir Bu reaksiyon koşulları altında görülen eneration oranı. Hata çubukları başlangıç ​​veya maksimum hidrojen üretimi oranlarından birine standart sapmasını temsil eder. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 4,
Şekil 4:. Sulu sodyum hidroksit, silikon reaksiyonundan İndüksiyon zamanı Değerleri Örnek silikon kütleye hidrojen üretimi için endüksiyon süreleri hidrojen üretim eğrilerinden çıkartılmıştır. silikon kütleye ortalama indüksiyon periyodu elde çizilmiştir. Ortalama olarak, deneyler arasında indüksiyon periyodu hiçbir büyük değişiklik, yani görülebilir. Hata çubukları, ilk ya da maksimum hidrojen üretim oranları, bir standart sapma göstermektedir.ref = "https://www.jove.com/files/ftp_upload/54383/54383fig4large.jpg" target = "_ blank"> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 5, bir alt-optimal deney bazı temsili sonuçlar gösterilmektedir. Bu durumda, yaklaşık olarak 400 ve 710 saniye düştü nedeniyle, suyun yüzey gerilimi damlar birikmesi 200 800 sn sonuçları arasında hidrojen, düşük akım. Bu damlar maksimum hidrojen üretimi hesaplanmasını etkilemez rağmen damla düştü önce, örneğin ölçüm durdu, eğer onlar toplam hidrojen verimi üzerinde bir etkisi olabilir. Ya gaz daha yüksek bir akış ya da önlemek için, reaksiyon ayarı elde etmek için (ki bu durumda, örneğin, alüminyum-silikon alaşım daha büyük bir kütleye ilave ya da sodyum hidroksit, daha yüksek bir konsantrasyonu kullanılarak), reaksiyon koşullarının değiştirilmesi için bu şekilde gerekli olan damlar birikmesi.


. Şekil 5: bir alt-optimal Deney Örneği Bu deneyde, alüminyum (% 65.7) - silikon (% 34.3) alaşımı (0.2 g), 40 ° C'de sulu sodyum hidroksit çözeltisi (5 mi,% 10 wt) ile reaksiyona sokuldu . Akış damlar su sonuçlarının yüzey gerilimi oluşmakta olan yavaşlatır olarak hidrojen evrimin ilk yüksek oranlarda olsa da hidrojen üretiminin kayıt, en uygunudur. Damlar yaklaşık 400 ve 710 sn, bu durumda. Kapanıp bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Discussion

Protokolün en kritik adımlar deneyin başlangıcında meydana olanlardır. Bu hidroliz reaksiyonları oranının büyük sıcaklık bağımlılığı büyük bir dikkatle çözeltisi sıcaklık katı eklenmesinden önce dengeye ulaştı emin olmak için dikkat edilmesi gerektiği anlamına gelir. Katı hızla ilave edilmesi ve tamamen adaptörün ezilmiş bir cam eklem doğru yuvarlak tabanlı bir şişe boynuna takılması gereken, ve denge daha sonra mümkün olduğu kadar hızlı bir şekilde sıfırlanır gerekir. başlangıç ​​zamanı ve reaksiyon sıcaklığının yanlış bir ölçüm yanlış sonuçlar üretecektir.

yöntem bazı sınırlamalar var. Ölçüm silindir içine sokulduğu beher ölçüm silindirden yerinden su hızla denge üzerine plastik köprü aşağı kanalize olmasını sağlamak için mümkün olduğu kadar dar olduğunu zorunludur. Aksi takdirde, suyun yüzey gerilimini sağlardüşük miktarda su seviyesinin, düşük birikim suyun tamamının büyük damla olarak salındığı noktaya kadar (bakınız Şekil 5).

denge hata da verilerin çözünürlüğünü sınırlar. Bu deneylerde, ± 0.05 g bir hata ile bir denge hidrojen birkaç yüz mililitre oluştururken yeterli olan, kullanılmıştır, ama daha küçük miktarlar ölçülecek olduğunda daha küçük bir hata ile bir denge gerekli olacaktır.

Denge üzerine köprüden yerinden su damlar gibi, denge tarafından kaydedilen kütle damla dengesi üzerine düştükçe, denge an biraz daha büyük bir kütleye kayıtları, yani salınır. Bu yazılım paketleri kullanarak yüksek zaman çözünürlüğü ham verilerin farklılaşma degrade salınım olarak sorunlu olduğu anlamına gelir. en uygun yolu, hidrojen üretim eğrisinin dik kısmının degrade ve böylece hidrojen üretim hızını bulmak için is o düz bir çizgi sığacak ve degrade hesaplamak için.

otomatik olarak elektronik tablodaki verileri giriş yaparak, bu yöntem elle gelişti gazın hacmini kayıt güveniyor su deplasman yöntemlere göre doğruluk ve zamansal çözünürlükte önemli bir gelişme sunuyor. gaz evrimini izlemek için kameralar ve görüntü analiz yazılımı kullanmak yöntemlere göre maliyet oldukça düşük olmasına rağmen Ancak, zamansal çözünürlükte genellikle düşüktür ve bu kamera tabanlı yöntemler de su nedeniyle kütle dengesi okumaları salınan sorunu önlemek damla oluşturucu ve dolayısıyla daha kolay bir şekilde ayırt tarafından işlenebilir verileri üretir.

su yer değiştirme yöntemi su içinde düşük çözünürlüğe sahip bir gaz toplanması için de geçerlidir. Bu nedenle, bu deneysel protokol, suda az çözünen gaz çıkaran diğer kimyasal tepkimeler gaz üretimi oranlarının ölçümü için modifiye edilebilires.

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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics