Что такое электролитная вода

Чем отличаются друг от друга дистиллированная вода и электролит?

Электролиты и дистиллированная вода широко используются в электротехнике. Эти вещества имеют разную электропроводность, способность к образованию свободных заряженных частиц и иные физико-химические свойства. Каждое из них выполняет собственную задачу.

Рассмотрим, чем отличаются друг от друга электролит и дистиллированная вода.

Дистиллят — проводник тока или неэлектролит?

Что такое электролитная вода. Смотреть фото Что такое электролитная вода. Смотреть картинку Что такое электролитная вода. Картинка про Что такое электролитная вода. Фото Что такое электролитная водаЭлектролит – это вещество, водный раствор которого содержит частицы с разными зарядами – катионы и анионы.

Под действием электротока катионы начинают движение к катоду, а анионы – к аноду. Таким образом, вещество проводит ток.

К этой группе соединений относятся соли, кислоты и основания. Их растворы имеют высокую концентрацию заряженных частиц, которые обеспечивают проведение электротока.

Обычная неочищенная вода проводит электричество. Однако её электропроводность напрямую связана со степенью минерализации.

Чем больше солей и иных примесей растворено в ней, тем лучше проводится ток:

В процессе перегонки она практически полностью освобождается от химических примесей, способных образовывать ионы.

В чём разница?

Чем отличается дистиллированная вода от электролита? Степень электролитической диссоциации – ключевое отличие дистиллированной воды от электролита. Диссоциацией в химии называется распад молекул вещества на катионы и анионы.

Чем больше молекул распадается в растворе, тем больше степень диссоциации:

Дистиллированная водаЭлектролиты
2*10-7%Серная кислота – 60%, азотная кислота – 92%, едкий натр – 84%, поваренная соль – 84%

Приведённые данные показывают, что молекулы электролитов при растворении почти полностью распадаются на ионы. У дистиллированной воды этот показатель настолько низкий, что им можно пренебречь.

Что лучше?

У электролита и дистиллированной воды разные функции. Вода служит растворителем и создаёт среду, в которой происходит диссоциация. Будучи свободной от посторонних примесей, она не искажает хода химической реакции и не меняет свойств диссоциирующего соединения.

Таким образом, вопрос о том, что лучше, некорректен. У дистиллированной воды и электролитов разные задачи. Вода нужна, чтобы получить токопроводящий раствор или уменьшить его концентрацию. Электролит добавляется в воду, чтобы повысить её электропроводность.

Что такое электролитная вода. Смотреть фото Что такое электролитная вода. Смотреть картинку Что такое электролитная вода. Картинка про Что такое электролитная вода. Фото Что такое электролитная вода

Можно ли смешивать?

Электролиты проявляют свои свойства только в растворах. Поэтому в технической практике их в обязательном порядке смешивают с дистиллированной водой.

Самый распространённый пример – использование в аккумуляторных кислотных батареях (АКБ) или в щелочных аккумуляторах:

Также стоит помнить, что при соединении кислоты и воды температура раствора повышается. Перед его использованием требуется время на остывание.

Соединяя электролит с водой, нужно концентрированное вещество понемногу добавлять в дистиллят, а не наоборот. Нарушение этого правила чревато мгновенным вскипанием раствора и химическими ожогами.

Когда используется только одно, а когда другое?

Что такое электролитная вода. Смотреть фото Что такое электролитная вода. Смотреть картинку Что такое электролитная вода. Картинка про Что такое электролитная вода. Фото Что такое электролитная водаРешение об использовании того или иного вещества принимают после замера плотности токопроводящего раствора:

Ничтожно малая электропроводность химически чистого дистиллята делает это вещество потенциальным диэлектриком. Теоретически её можно было бы заливать, например, в конденсаторы между пластинами.

Однако в реальности она не может быть идеально чистой. Поэтому в электротехнике используется только в качестве корректора плотности токопроводящего раствора.

Все, что вы хотели бы знать о дистиллированной воде, ее свойствах и применении, — здесь.

Заключение

Дистиллированная вода не пропускает ток, не является электролитом, но служит необходимой средой, в которой протекают процессы электролитической диссоциации. Она используется совместно с электролитами в щелочных или кислотных аккумуляторных батареях.

Электролиты, распадаясь на ионы, пропускают через себя электроток. Однако эту способность они проявляют только при смешивании с водой.

Источник

Поиск

О проекте

Что такое электролитная вода. Смотреть фото Что такое электролитная вода. Смотреть картинку Что такое электролитная вода. Картинка про Что такое электролитная вода. Фото Что такое электролитная водаmaxdeleske

Что такое электролитная вода. Смотреть фото Что такое электролитная вода. Смотреть картинку Что такое электролитная вода. Картинка про Что такое электролитная вода. Фото Что такое электролитная водаm@zozhnik.ru

Рекламные ссылки:

Большой выбор готовых рулонных штор в интернет-магазине Порядок.ру

Ведите дневник питания и читайте Зожник в бесплатном приложении “Дневник Зожника”

Что такое электролиты и нужны ли вам спортивные напитки?

Что такое электролитная вода. Смотреть фото Что такое электролитная вода. Смотреть картинку Что такое электролитная вода. Картинка про Что такое электролитная вода. Фото Что такое электролитная вода

Стив Кэмб, основатель онлайн-академии «Фитнес для умников» (nerdfitness.com), рассказывает, что такое электролиты, для чего они нужны и как их получать.

Что такое электролиты?

Наш организм постоянно трудится, чтобы поддерживать себя в здоровом состоянии (в отличие от нас). Одна из важных вещей, за которой он присматривает: водно-электролитный баланс. Электролитами называются минералы и соединения с электрическим зарядом (ионы). В водном растворе они являются проводниками электрических импульсов, благодаря которым и функционирует человеческое тело, нервы, мышцы.

Видов электролитов много, самые важные для нас:

Они имеют критическое значение для здоровья, поэтому организм всегда держит их под контролем. За баланс жидкостей и электролитов отвечают почки – регулируют концентрацию электролитов в крови, а также фильтруют ее, выбрасывая в мочу отходы (мочевина, аммиак).

Пара слов и о воде: когда вы недопиваете, почки выдают максимально концентрированную мочу, чтобы удалить отходы с минимумом воды, оставив побольше живительной влаги в теле. Когда прилежно попиваете полезную воду, моча светлее, так как можно не экономить на жидкости. К этому важному вопросу мы вернемся позже.

К чему я это все? Для нормального функционирования нам необходим баланс, когда хватает и электролитов, и воды. С водой же электролиты и покидают организм. Например, когда мы тренируемся, то потеем (поверьте мне, я профессионал фитнеса). А с пОтом теряем электролиты, особенно натрий и хлор (потому пот и соленый… прекратите пробовать!). Мышцы работают хуже, всё работает хуже, результаты падают. Вот почему электролитный баланс имеет огромное значение и для тренировок.

Как опознать дефицит электролитов?

Вот самые распространенные электролитические катастрофы:

Обезвоживание. Электролиты делают свое дело, когда растворяются в воде, и если вы не заливаете достаточно жидкости в свою систему, то ждите проблем.

Понос и запор. Это важно: кал тоже в большой степени состоит из воды, так что диарея и констипация связаны с дисбалансом электролитов. Если эти радости не проходят за несколько дней, ползите к врачу.

Усталость. Самый частый симптом электролитических расстройств. Например, слабость может быть признаком дефицита магния. Он участвует во многих процессах организма, так что нехватка приводит к хронической усталости.

Мышечные спазмы. Если судороги стали слишком частыми и болезненными, это говорит об электролитном дисбалансе/обезвоживании.

Как видите, все эти проблемы связаны с нехваткой электролитов, но и бывают и более редкие из-за чрезмерного количества. Так как ионы имеют разные заряды (положительный и отрицательный), недостаток одних и избыток других в нашем растворе тоже приводит к проблемам.

Что такое электролитная вода. Смотреть фото Что такое электролитная вода. Смотреть картинку Что такое электролитная вода. Картинка про Что такое электролитная вода. Фото Что такое электролитная вода

Спасет ли спортивный напиток?

Абсорбция воды зависит от натрия, проще говоря, вода попадает в кровь (и во все нужные места организма) быстрее, когда в нее намешали электролитов.

Различные спортивные напитки (они мало чем отличаются друг от друга) содержат большое количество натрия, а также глюкозы. А наш тонкий кишечник просто обожает глюкозу, потому вся смесь стремительно всасывается, благодаря чему мы быстрее восстанавливаем водно-электролитный баланс. Это в теории, но кое-что подтверждается исследованиями.

Еще один плюс таких напитков – благодаря натрию мы не так быстро бежим в туалет изливать ценную жидкость (соль задерживает воду). То есть они весьма эффективны для быстрейшей регидратации (восстановлении водного баланса). Но это важно ТОЛЬКО тогда, когда вы тренируетесь много часов подряд.

Упомянутый научный обзор гласит:

А теперь – так как мы за здоровый фитнес – поговорим о самом главном.

Насколько полезны спортивные напитки?

Вернемся в реальность: спортивные напитки в основном представляет собой подслащенную воду, в которую добавили чуть-чуть электролитов. А сладкая вода калорийна: в полулитровой бутылочке содержится около 235 калорий (и почти все они из сахара).

Если вы соблюдаете диету и удерживаете калораж, то понимаете, насколько это много.
Марафонцам и другим атлетам, справляющимся с огромными нагрузками, спортивный напиток, может, и друг, но обычным фитнесистам достаточно для своей тренировки обычной воды.

Но как же быть с электролитами? Откуда их получать на диете?

Иные источники электролитов

Электролиты содержатся в самых привычных продуктах. У наших предков не было магазинов спортпита, но они как-то выжили, питаясь обычной едой. Это, кстати, неплохой способ и для нас сегодня.

Не забывайте включать в рацион следующие группы продуктов:

В общем, почти во всех натуральных продуктах много полезных микроэлементов, включая электролиты. В переработанных – не очень.

Если ваш рацион состоит в основном из нормальной (натуральной) пищи, то можете не беспокоиться об электролитах. А если все же потребуется принимать их дополнительно, то не спешите за спортивным напитком; сейчас продаются и концентрированные добавки без подсластителей и ароматизаторов. Просто добавь воды и выпей после тренировки.

Что такое электролитная вода. Смотреть фото Что такое электролитная вода. Смотреть картинку Что такое электролитная вода. Картинка про Что такое электролитная вода. Фото Что такое электролитная вода

Закончить этот раздел хочу предупреждением фанатам кето и других низкоуглеводных диет: сливая воду, вы теряете электролиты. У нас про это написан отдельный кетогид, но сейчас просто скажу, что вам может требоваться больше электролитов, чем людям на обычном питании.

И, как я обещал в самом начале, возвращаемся к важному вопросу…

Цвет мочи

Вы уже поняли, что электролитный дисбаланс зачастую связан с обезвоживанием; недостаток жидкости определяется сложным научным анализом:

Источник

Разделяй и властвуй: совершенствование электролиза воды

Что такое электролитная вода. Смотреть фото Что такое электролитная вода. Смотреть картинку Что такое электролитная вода. Картинка про Что такое электролитная вода. Фото Что такое электролитная вода

Одной из самых известных химических формул, которые нам известны еще со школьной скамьи, является H2O — оксид водорода, т.е вода. Без этого простого на первый взгляд вещества жизнь на нашей планете была бы совершенно иной, если вообще была бы. Помимо своих животворящих функций у воды имеется масса других применений, среди которых стоит выделить получение водорода (H). Одним из методов достижения этого является электролиз воды, когда ее разделяют на составляющие, т.е. на кислород и водород. Это достаточно сложный, затратный, но эффективный метод. Тем не менее, нет в мире такого, что ученые не хотели бы улучшить. Команда исследователей из университета штата Вашингтон и Лос-Аламосской национальной лаборатории нашли способ усовершенствовать электролиз воды, значительно снизив себестоимость его проведения без снижения результата. Какие изменения пришлось внедрить в электролиз воды, почему были использованы те или иные вещества, и какие результаты показывает обновленный метод добычи водорода? Об этом нам поведает доклад ученых. Поехали.

Основа исследования

Водород во многом уникальный элемент: он самый легкий среди элементов периодической таблицы, а его одноатомный вариант является самым распространенным веществом во Вселенной. Кроме того водород крайне дружелюбный элемент, с легкостью формирующий ковалентные связи с большинством неметаллов. В природе мы встречаем водород чаще в составе какого-то вещества, в том числе и в воде, нежели, так сказать, в одиночку.

При обычных условиях водород представляет собой газ без запаха и вкуса с химической формулой Н2. У него есть и жидкий эквивалент — жидкий водород, который хоть и не так популярен в массовой культуре, как жидкий азот, но не менее экстремален в аспекте температур: точка замерзания −259.14 °C; точка кипения −252.87 °C.

Для перечислений всех конкретных применений водорода понадобится немало времени, так как он принимает активное участие в самых разных сферах производства: пищевая промышленность, металлургия, производство электроники, производство аммиака и т.д. Не говоря уже об использовании водорода в качестве ракетного топлива.

Методов получения водорода также существует несколько: из природного газа, из угля и посредством электролиза воды. В год в мире по примерной оценке используется порядка 70 миллионов тонн, из которых лишь 100 000 тонн производится методом электролиза.

Такая методологическая «дискриминация» обусловлена сложностью и ценой электролиза в совокупности с получаемыми объемами водорода по сравнению с другими методами. Однако всегда есть возможность для совершенствования, о чем и пойдет речь далее, но обо всем по порядку.

Движущей силой электролиза воды для ее расщепления на кислород и водород является электричество. По словам ученых, низкотемпературный электролиз воды представляет особый интерес для сферы возобновляемой энергетики, так как этот метод может позволить хранить электроэнергию из возобновляемых источников в химических связях в форме водорода высокой чистоты.

При низкотемпературном электролизе воды в качестве электролита (проводящее ток вещество) используется концентрированный раствор KOH (гидроксид калия), протонообменная мембрана (PEM от proton-exchange membrane) или щелочная анионообменная мембрана (AEM от alkaline anion exchange membrane).

Основное преимущество AEM электролиза над другими вариантами заключается в его стоимости. То есть для его реализации нет необходимости использовать металлы платиновой группы (PGM от platinum-group metals) в качестве катализаторов. Однако всегда есть подвох, заключающийся в данном случае в нестабильности щелочного метода, ввиду чувствительности к перепадам давления и низкой скорости производства водорода.

В традиционных щелочных электролизерах (установка для электролиза) жидкий щелочной электролит (30–40 мас.% КОН) циркулирует через электроды, которые разделены пористой мембраной ().

Что такое электролитная вода. Смотреть фото Что такое электролитная вода. Смотреть картинку Что такое электролитная вода. Картинка про Что такое электролитная вода. Фото Что такое электролитная вода
Изображение №1: схема низкотемпературного электролиза воды.

2.0 В), чем у щелочных электролизеров, поскольку протонообменная мембрана имеет более высокую проводимость. (1b).

Использование твердых электролитов в PEM электролизе воды позволяет создать компактную систему с долговечными и устойчивыми структурными свойствами при высоких перепадах давления (200–400 psi). Но даже в этом методе есть свои недостатки, в частности высокая стоимость установки для электролиза, ввиду дорогостоящего кислотостойкого оборудования и необходимости в металлах платиновой группы.

В AEM электролизе за последние несколько лет произошло несколько изменений. Одним из самых важных является создание полимерных AEM (). Щелочной AEM-электролиз сочетает в себе многие преимущества других методов: возможность использовать катализаторы без PGM; возможность применять чистую воду или низкоконцентрированный щелочной раствор вместо концентрированных щелочных электролитов; низкие омические потери из-за высокой проводимости и тонких AEM. В дополнение к этому мембранная конструкция установки позволяет ей работать при значительных перепадах давления, а также снижает ее габариты и вес. Не говоря уже о снижении стоимости данного устройства.

В своем исследовании ученые решили попытаться избавиться от некоторых недостатков данного метода, тем самым сделав его более привлекательным для массового производства водорода. Исследователи выяснили, что высокая концентрация четвертичных аммониевых соединений необходима для повышения активности реакций выделения водорода и кислорода в AEM электролизере. Также было установлено, что фенильные группы в основной цепи иономера* имеют негативный эффект, образуя кислые фенолы при высоких анодных потенциалах.

Иономер* — полимеры, состоящие из электрически нейтральных и ионизированных составных звеньев, ковалентно связанных с основной цепью полимера в виде боковых групп атомов.

Кватернизаця* — преобразование соединений элементов 15-ой группы (N, P, As, Sb), атомы которых имеют свободную электронную пару, в четвертичные соли при взаимодействии с реагентами типа RX (Х — анионоидная группа).

Результаты исследования

Прежде чем понять, на что способен усовершенствованный AEM электролизер, необходимо было установить, чего он не может, т.е выяснить факторы, ограничивающие его производительность. Для этого были проведены эксперименты с вращающимся дисковым электродом (RDE от rotating disk electrode). RDE эксперименты предоставляют информацию о различных требованиях к электролитам, используемым в топливных элементах и электролизерах, путем измерения реакции выделения кислорода (OER), реакции выделения водорода (HER), реакции восстановления кислорода (ORR) и реакции окисления водорода (HOR).

Что такое электролитная вода. Смотреть фото Что такое электролитная вода. Смотреть картинку Что такое электролитная вода. Картинка про Что такое электролитная вода. Фото Что такое электролитная вода
Изображение №2: влияние концентрации NaOH (гидроксид натрия) на активность электрокатализаторов.

На графиках выше показаны поляризационные кривые OER с использованием IrO2 и HER с использованием поликристаллического платинового электрода (Pt poly) в зависимости от концентрации NaOH. Активность OER и HER для AEM электролизера значительно увеличивалась при увеличении концентрации NaOH с 0.01 М (рН = 12) до 1 М (рН = 14). HOR активность Pt poly проявляет максимальную активность при концентрации NaOH в 0.02 М (вставка на 2b). Потеря активности HOR при более высокой концентрации NaOH (> 0.1 М) также сопровождалась более низкой плотностью тока, ограничивающей диффузию.

Более низкая HOR активность Pt poly с концентрированным раствором NaOH объясняется кумулятивной совместной адсорбцией катион-гидроксид-вода, что ограничивает доступ водорода к поверхности катализатора. Однако совместная адсорбция не влияет на активность HER и OER, поскольку адсорбция происходит от 0 до 0.9 В. Влияние концентрации NaOH на активность ORR Pt poly показало тенденцию, аналогичную HOR.

ORR-активность Pt поли увеличивалась при увеличении концентрации NaOH с 0,01 до 0.1 М, затем начинала уменьшаться при дальнейшем увеличении концентрации NaOH до 1 М.

Результаты экспериментов предполагают, что концентрация гидроксида аммония, необходимая для AEM электролизеров и AEM топливных элементов, может быть различной. Для AEM электролизеров предпочтительнее иономер с более высокой ионообменной емкостью (IEC от ionexchange capacity). Для AEM топливных элементов лучше подойдет иономер со средним IEC, так как иономеры с более высоким IEC вызывают ограниченный перенос газа из-за нежелательной совместной адсорбции катион-гидроксид-вода.

Далее ученые решили выяснить, каким должен быть иономер для AEM электролизеров. Эксперименты с RDE показали, что обеспечение условий с высоким pH (> 13) в электродах имеет важное значение для создания высокоэффективных AEM электролизеров.

На данный момент доступные анионообменные иономеры имеют две критические проблемы, которые могут ограничивать среду с высоким pH в AEM электролизерах.

Первая проблема заключается в наличии фенильных групп в основной цепи иономера. Ранее проведенное исследование показало, что фенильная группа в основной цепи иономера может окисляться при OER потенциалах и образовывать фенольное соединение, которое является кислым (pKa = 9.6). К сожалению, большинство стабильных щелочных иономеров содержат фенильные группы в своей структуре.

Следовательно, AEM электролизеры, использующие иономеры, содержащие фенильную группу, так или иначе подвержены образованию фенола.

В аспекте окисления фенильной группы было обнаружено несколько крайне важных особенностей. Скорость образования фенола связана с энергией адсорбции фенильной группы на поверхности OER катализаторов, а незамещенные фенильные группы в боковой цепи полимера оказывают более вредное воздействие по сравнению с замещенной аммонием фенильной группой.

Структура и размер фрагментов основной цепи в полиароматических соединениях сильно влияют на адсорбцию фенила, тогда как функционализированная боковой цепью фенильная группа демонстрирует гораздо более низкую энергию адсорбции из-за конкурирующей адсорбции с аммониевыми группами. Кроме того, биметаллические платиновые катализаторы (например, PtRu, PtNi и PtMo) могут эффективно снижать энергию адсорбции фенила.

0.1 М). Неоднородное распределение иономера в электроде дополнительно снижает эффективность реакции и проводимость гидроксида. Следовательно, иономеры с более высоким IEC должны быть полезны для повышения производительности AEM электролизера.

Однако одно тянет за собой другое, так как для синтеза иономера с высоким IEC необходимо учитывать несколько критериев.

Во-первых, существует ограничение на максимальное количество аммониевых групп на полимерное составное звено (группа атомов, составляющих полимер).

Во-вторых, анионообменные иономеры с высоким IEC часто подвергаются реакции сшивания во время процесса функционализации, что затрудняет дальнейшую обработку.

И, в-третьих, когда анионообменные иономеры синтезируются с высоким IEC, они часто становятся растворимыми в воде, что непригодно для применения в электродах.

Как ни крути, а обойти все эти ограничения будет не так и просто. Тем не менее, взяв за основу вышеописанные данные, ученые подготовили несколько функционализированных триметиламмонием полистирольных иономеров ().

Что такое электролитная вода. Смотреть фото Что такое электролитная вода. Смотреть картинку Что такое электролитная вода. Картинка про Что такое электролитная вода. Фото Что такое электролитная вода
Изображение №3: химическая структура полимерных материалов, использованных в исследовании.

Созданные иономеры обладали достаточно уникальными характеристиками по сравнению с обычными иономерными связующими, разработанными для AEM топливных элементов.

Во-первых, основная алифатическая полимерная цепь не содержит фенильной группы. Отсутствие фенильной группы в основной цепи полимера исключает возможность адсорбции фенила и образования кислого фенола.

Во-вторых, основная цепь полимера не содержит длинных неионных алкильных цепей, которые могут снизить растворимость полимера.

В-третьих, все фенильные группы в боковых цепях имеют замещенные аммониевые или аминные группы, которые минимизируют адсорбцию фенильных групп и помогают поддерживать высокий рН.

По завершению синтеза иономеров было обнаружено, что их IEC варьируется в диапазоне от 2.2 до 3.3. Для AEM был подготовлен HTMA-DAPP, т.е. полифенилен Дильса-Альдера, функционализированный гексаметилтриметиламмонием (3b). Гидроксидная проводимость HTMA-DAPP составляла 120 мСм/см при 80 °C (мСм — миллисименс; сименс — единица измерения электрической проводимости).

Основная цепь полифенилена в высокомолекулярном полимере HTMA-DAPP обеспечивает превосходную механическую прочность (растягивающее напряжение > 20 МПа при относительной влажности 90% при 50 °C). А вот кватернизованный полистирол слишком хрупок для создания мембран и поэтому не подходит для применений с водным AEM электролизером, который требует механически стабильных AEM.

Щелочная стабильность HTMA-DAPP также достаточно высока: проявление минимального разложения в течение > 3000 часов в 4 М NaOH при 80 °C. Этот показатель гарантирует проведение испытаний AEM электролизера при рабочей температуре в 85 °C.

Что такое электролитная вода. Смотреть фото Что такое электролитная вода. Смотреть картинку Что такое электролитная вода. Картинка про Что такое электролитная вода. Фото Что такое электролитная вода
Изображение №4: влияние иономеров на производительность AEM.

На графике продемонстрирован прогресс улучшения рабочих характеристик электролизера за счет исследуемого иономера.

Помимо влияния иономеров на производительность электролизера, ученые также исследовали влияние фенильной группы в иономере (4b). Для этого были проведены эксперименты, в которых сравнивались два МЕА, которые были одинаковы, за исключением связующего электрода. Первый электрод — это MEA с HTMA-DAP, а второй — с TMA-53. Содержание иономера (9 мас.%) и значение IEC (2,6) для обоих электродов было также одинаковым.

Подобные наблюдения указывают на то, что работа электролизера менее чувствительна к 0.1 М NaOH. Это может объясняться тем, что кислотные фенолы от окисления фенильной группы были нейтрализованы щелочным раствором.

Далее было проведено более детальное изучение характеристик MEA с TMA-70 посредством использования катализаторов, не содержащих металлов платиновой группы. В качестве анода был использован катализатор на основе нанопены NiFe.

Проверка характеристик MEA с разным содержанием иономеров в анодном NiFe катализаторе позволила определить, что 20 мас.% содержание иономера является наиболее эффективным.

Что такое электролитная вода. Смотреть фото Что такое электролитная вода. Смотреть картинку Что такое электролитная вода. Картинка про Что такое электролитная вода. Фото Что такое электролитная вода
Изображение №5: производительность AEM электролизера с анодным катализатором без применения металлов платиновой группы.

Далее для большей наглядности рабочие характеристики MEA с анодным NiFe катализатором сравнили с характеристиками электролизера с протонообменной мембраной (PEM), в которых используются катализаторы с металлами платиновой группы.

Что такое электролитная вода. Смотреть фото Что такое электролитная вода. Смотреть картинку Что такое электролитная вода. Картинка про Что такое электролитная вода. Фото Что такое электролитная вода
Изображение №6: показатели прочности AEM электролизеров с NiFe катализатором.

Было обнаружено, что частицы катализатора были вымыты как из анодного, так и из катодного выходных потоков. Это может свидетельствовать о том, что иономер с высоким IEC (TMA-70) не удерживал частицы катализатора во время непрерывной работы.

Увеличение силы связывания иономера можно было достичь путем применения того же иономера с более низким IEC при 60 °C.

На 6b показан кратковременный тест на прочность AEM электролизера с использованием иономера TMA-53. По результатам четко видно, что система работает стабильно в течение более 100 часов после начального повышения напряжения с 1.75 до 2.1 В. Начальное повышение напряжения в течение первых 40 часов, вероятно, связано с окислением фенила.

Вывод достаточно печальный — система хоть и показывает отличные результаты по производительности, но не может похвастаться тем же в аспекте долговечности.

Для более подробного ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых.

Эпилог

В данном труде исследователи продемонстрировали модель связующей системы для электродов, которая способна повысить производительность AEM электролизера. Такой вариант по своим характеристикам не уступает современным PEM электролизерам, при этом он не нуждается в металлах платиновой группы, что значительно снижает себестоимость всей системы.

Связующее для электродов было синтезировано на основе результатов экспериментов с вращающимся дисковым электродом, которые показали важность высокого локального pH для эффективной реакции выделения водорода и реакции выделения кислорода.

Удаление фенильных групп из основной цепи полимера позволяет предотвратить образование кислых фенолов, которые могут нейтрализовать гидроксид четвертичного аммония и снизить рН электролита. Кроме того, повышение рН электродов было достигнуто путем увеличения содержания иономера и IEC.

AEM электролизер, использующий кватернизованный иономер полистирола аммония, продемонстрировал отличную производительность даже без циркулирующего щелочного раствора.

Конечно не обошлось и без недостатков. В дальнейшем ученые намерены провести ряд дополнительных исследований для улучшения производительности разработанной системы и для повышения ее долговечности.

В совокупности все рассмотренные наблюдения являются дополнительными сведениями в области разработки высокоэффективных систем электролизеров, а также позволяют понять, как эффективнее хранить возобновляемую энергию.

Как говорят сами авторы исследования, суть заключается в том, что источники возобновляемой энергии весьма нестабильны. За одинаковый промежуток времени можно получить разный объем энергии, поскольку могут быть разные условия (например, ветрогенератор в безветренную погоду не особо эффективно работает). Тем не менее, порой имеется излишек энергии, которую необходимо эффективно утилизировать. Авторы сего труда считают, что использовать данную возобновляемую энергию нужно для производства водорода, необходимость в котором из года в год только растет.

Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и хорошей всем рабочей недели, ребята. 🙂

Немного рекламы 🙂

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *