Origin of Limiting and Overlimiting Currents in Bipolar Membranes

限制电流 离子 离解(化学) 限制 化学物理 工作(物理) 能斯特方程 化学 材料科学 机械 分析化学(期刊) 热力学 物理 电极 色谱法 电化学 物理化学 有机化学 工程类 机械工程 生物化学
作者
Ragne Pärnamäe,Michele Tedesco,Min-Chen Wu,Chia‐Hung Hou,H.V.M. Hamelers,Sohum K. Patel,Menachem Elimelech,P. M. Biesheuvel,S. Porada
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:57 (26): 9664-9674 被引量:15
标识
DOI:10.1021/acs.est.2c09410
摘要

Bipolar membranes (BPMs), a special class of ion exchange membranes with the unique ability to electrochemically induce either water dissociation or recombination, are of growing interest for environmental applications including eliminating chemical dosage for pH adjustment, resource recovery, valorization of brines, and carbon capture. However, ion transport within BPMs, and particularly at its junction, has remained poorly understood. This work aims to theoretically and experimentally investigate ion transport in BPMs under both reverse and forward bias operation modes, taking into account the production or recombination of H+ and OH–, as well as the transport of salt ions (e.g., Na+, Cl–) inside the membrane. We adopt a model based on the Nernst–Planck theory, that requires only three input parameters─membrane thickness, its charge density, and pK of proton adsorption─to predict the concentration profiles of four ions (H+, OH–, Na+, and Cl–) inside the membrane and the resulting current–voltage curve. The model can predict most of the experimental results measured with a commercial BPM, including the observation of limiting and overlimiting currents, which emerge due to particular concentration profiles that develop inside the BPM. This work provides new insights into the physical phenomena in BPMs and helps identify optimal operating conditions for future environmental applications.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
1秒前
Owen应助雨纷纷采纳,获得10
2秒前
2秒前
WMT完成签到 ,获得积分10
2秒前
Smiling完成签到,获得积分10
3秒前
英俊的铭应助练大金采纳,获得10
3秒前
3秒前
认真勒完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
仙女蛋蛋打怪兽完成签到,获得积分10
4秒前
简单的烤鸡完成签到,获得积分10
4秒前
SYLH应助bodhi采纳,获得10
5秒前
大个应助左丘以云采纳,获得10
6秒前
6秒前
4u完成签到,获得积分10
6秒前
simon完成签到,获得积分10
6秒前
gayfall完成签到,获得积分10
6秒前
王帅坤发布了新的文献求助10
7秒前
科研狗发布了新的文献求助10
7秒前
HtheJ完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
123321完成签到,获得积分10
8秒前
李健的小迷弟应助1234采纳,获得10
8秒前
8秒前
adore完成签到,获得积分20
8秒前
英俊的铭应助甜美的雁开采纳,获得10
9秒前
AbMole_小智完成签到,获得积分10
9秒前
玥越发布了新的文献求助30
10秒前
Ava应助天地一沙鸥采纳,获得10
10秒前
6rkuttsmdt完成签到,获得积分10
10秒前
雪白的凡灵完成签到,获得积分10
11秒前
yangyijx完成签到,获得积分10
12秒前
牛马完成签到,获得积分10
13秒前
直球科研发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
14秒前
HUA发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
yln发布了新的文献求助10
15秒前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Control, 2nd Edition 500
‘Unruly’ Children: Historical Fieldnotes and Learning Morality in a Taiwan Village (New Departures in Anthropology) 400
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 350
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 320
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3987267
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3529546
关于积分的说明 11245872
捐赠科研通 3268108
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1804089
邀请新用户注册赠送积分活动 881339
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 808653