Increasing the Electrolyte Salinity to Improve the Performance of Anion Exchange Membrane Water Electrolyzers

电解质 电解 化学 超纯水 电导率 离子交换 无机化学 膜 阴极 碱金属 化学工程 离子 电极 生物化学 有机化学 物理化学 工程类
作者
Ruggero Rossi,Rachel F. Taylor,Bruce E. Logan
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:11 (23): 8573-8579 被引量:23
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.3c01245
摘要

Direct operation of anion exchange membrane water electrolyzers (AEMWEs) with near-neutral pH feeds avoids the use of highly alkaline and corrosive solutions. However, using neutral pH solutions currently faces fundamental operational challenges that diminish performance and reduce long-term stability due to poor solution conductivity and low hydroxide ion concentration. Here, we showed that amending near-neutral pH solutions with low concentrations of alkali metal salts in a dry-cathode configuration substantially improved performance and stability. Adding NaClO4 (10 mM) to the anolyte reduced the operating voltage by 0.19 to 2.58 V at 500 mA/cm2 compared to non-saline solutions (2.77 V). However, further increases in the feed salt concentration (100 mM NaClO4) reduced performance (2.64 V) due to a greater co-ion diffusion through the anion exchange membrane. Electrolyzer performance was further improved by utilizing salts with high conductivity such as KNO3. Using a saline anolyte reduced ohmic resistance, resulting in smaller applied voltage and energy consumption for hydrogen generation, while the combined effect of the membrane charge and the electric field direction in the dry-cathode feed configuration minimized ion crossover. Thus, increasing the salinity of near-neutral pH solutions represents a cost-effective strategy to improve the performance of AEMWE compared to ultrapure electrolytes, minimizing risks and costs associated with recirculating highly alkaline solutions.
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
1秒前
黑大帅发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
ch发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
dcx完成签到 ,获得积分10
3秒前
科研通AI6.4的应助被Yoci采纳,获得10
3秒前
科研通AI6.4的应助被xyz采纳,获得10
3秒前
4秒前
打打的应助被博修采纳,获得10
6秒前
6秒前
剩饭的狗完成签到,获得积分10
6秒前
闪电遗迹发布了新的文献求助10
7秒前
doglucki369发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
huhuhu完成签到,获得积分10
8秒前
leec完成签到,获得积分10
8秒前
orixero的应助被ACKMAN采纳,获得10
8秒前
8秒前
默默书竹发布了新的文献求助10
8秒前
汉堡包的应助被土拨鼠采纳,获得10
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
充电宝的应助被YESKY采纳,获得10
10秒前
万能图书馆的应助被珛生采纳,获得10
10秒前
三木发布了新的文献求助10
10秒前
molihuakai的应助被欣欣采纳,获得10
11秒前
11秒前
小蘑菇的应助被doglucki369采纳,获得10
11秒前
12秒前
研友_Zzg5K8完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
13秒前
leishenwang完成签到,获得积分10
13秒前
玊尔发布了新的文献求助10
13秒前
MJ完成签到,获得积分10
13秒前
缥缈老九完成签到,获得积分10
14秒前
Jasper的应助被Flynn采纳,获得10
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 900
Ecotourism 400
Analytical Separation Science 300
Civilization and War 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8069566
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9490351
关于积分的说明 21358340
捐赠科研通 7637661
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3398528
关于科研通互助平台的介绍 2528403
邀请新用户注册赠送积分活动 2436507