Alkalinity Enhancement during Reject Brine Electrolysis: Role of Electrocatalyst Placement on the Outer Surfaces of Porous Flow-Through Electrodes

阳极 阴极 电解 卤水 电解质 电极 催化作用 电催化剂 电流密度 化学工程 碱度 材料科学 多孔性 电化学 化学 复合材料 生物化学 物理 有机化学 物理化学 量子力学 工程类
作者
Daniela V. Fraga Alvarez,Dimitri Livitz,Xueqi Pang,Nafis Mahmud,Kyle J. M. Bishop,Muftah H. El‐Naas,Daniel V. Esposito
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:11 (43): 15620-15631
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.3c04288
摘要

Membraneless electrolyzers offer a promising approach to convert environmentally harmful reject brine waste streams generated from desalination into valuable products, such as mineral carbonates, by using electrochemical reactions to split the brine into acidic and alkaline streams. However, membraneless electrolyzers suffer from a trade-off between current density and current utilization that stems from undesired back-reactions that arise from the crossover of redox species between the anode and cathode. This study employed a combination of in situ high-speed video, colorimetric pH imaging, modeling, and electroanalytical methods to evaluate how the performance of a porous flow-through cathode is affected by the operating current density, electrolyte flow rate, and choice of catalyst placement on a porous support. It is found that the placement of the active catalyst on the outer surface of the electrode─facing away from the anode─increases the cathode current utilization by 51%, on average, relative to when the catalyst is deposited on the inner surface of the electrode. This finding is explained by the ability of the porous electrode support to serve as a barrier to suppress crossover for the outward-facing catalyst configuration. In addition, the outward-facing catalyst configuration leads to a more stable operation while incurring minor increases (90–170 mV) in overpotentials. For both catalyst configurations, this study also shows that the Damköhler number (Da) is a practical descriptor for predicting operating conditions that maximize the concentration of OH– in the cathode effluent stream.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
帅关发布了新的文献求助10
刚刚
yyyyy语言发布了新的文献求助10
1秒前
asheng98完成签到 ,获得积分10
2秒前
Chen完成签到,获得积分10
2秒前
慕青应助guajiguaji采纳,获得10
3秒前
圣晟胜发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
不会失忆完成签到,获得积分10
6秒前
思源应助路边一颗小草采纳,获得10
6秒前
上官若男应助帅关采纳,获得10
7秒前
qin完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
流浪小诗人完成签到,获得积分10
8秒前
10秒前
知性的觅露完成签到,获得积分10
10秒前
朱湋帆完成签到 ,获得积分10
10秒前
devil发布了新的文献求助10
11秒前
乐乐应助咸鱼一号采纳,获得10
12秒前
14秒前
youjiang完成签到,获得积分10
14秒前
devil完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
15秒前
舞拽拽完成签到 ,获得积分10
17秒前
sunaijia完成签到,获得积分0
17秒前
雪白雍发布了新的文献求助10
17秒前
XiangXu完成签到,获得积分10
18秒前
guajiguaji发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
CipherSage应助liuq采纳,获得10
18秒前
优美的冰巧完成签到 ,获得积分10
19秒前
20秒前
20秒前
汤圆发布了新的文献求助50
20秒前
TT发布了新的文献求助10
21秒前
舒适的天奇完成签到 ,获得积分10
21秒前
YOLO完成签到 ,获得积分10
22秒前
刘奶奶的牛奶完成签到,获得积分10
23秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Ensartinib (Ensacove) for Non-Small Cell Lung Cancer 1000
Unseen Mendieta: The Unpublished Works of Ana Mendieta 1000
Bacterial collagenases and their clinical applications 800
El viaje de una vida: Memorias de María Lecea 800
Luis Lacasa - Sobre esto y aquello 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3527998
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3108225
关于积分的说明 9288086
捐赠科研通 2805889
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1540195
邀请新用户注册赠送积分活动 716950
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 709849