Κυψέλες ροής: προηγμένα ηλεκτρόδια μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης και τομογραφίας

Οι περισσότερες βιομηχανικές εργασίες που βασίζονται σε αντιδράσεις ηλεκτροδίων περιλαμβάνουν ηλεκτροχημικούς αντιδραστήρες ροής. Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν ανόργανη/οργανική ηλεκτροσύνθεση, ηλεκτρόλυση νερού, περιβαλλοντική αποκατάσταση και αποθήκευση ενέργειας. Ο ευέλικτος αντιδραστήρας ροής «φίλτρου-πρέσσας» προσφέρει ένα ελεγχόμενο περιβάλλον αντίδρασης για την επεξεργασία μεγάλων όγκων ηλεκτρολυτών. Εν τω μεταξύ, τα πορώδη ηλεκτρόδια βελτιώνουν την παραγωγικότητα και την απόδοση των ηλεκτροχημικών αντιδραστήρων ενισχύοντας την επιφάνεια και τη μεταφορά μάζας.

Τα υλικά από μέταλλο και άνθρακα χρησιμοποιούνται ως πλέγματα, αφροί και τσόχα, συχνά επικαλυμμένα με καταλύτες. Υπό εξαναγκασμένη ροή, η διαπερατότητα των ηλεκτροδίων γίνεται σημαντική για την ενεργειακή απόδοση και την ισορροπία του σχεδιασμού της εγκατάστασης. Πρέπει να βρεθεί ένας συμβιβασμός μεταξύ της επιφάνειας του ηλεκτροδίου και της διαπερατότητας των πορωδών ηλεκτροδίων.

Αυτή η παρουσίαση υπογραμμίζει τα χαρακτηριστικά και τα πλεονεκτήματα των κυψελών ροής μέσω της ανάπτυξης ηλεκτροδίων Pt/Ti για μπαταρίες ροής και της βελτιστοποίησης των ηλεκτροδίων που εκτυπώνονται 3D. Αφού φανούν τα πλεονεκτήματα της αξονικής τομογραφίας για τη μελέτη πορωδών υλικών, η απόδοσή τους ποσοτικοποιείται από τον ογκομετρικό συντελεστή μεταφοράς μάζας και τη διαπερατότητά τους στα υγρά. Η σημασία των παραμέτρων τομογραφίας για την ανάλυση της επιφάνειας και του όγκου αποδεικνύεται από τον δικτυωτό υαλώδη άνθρακα. Εισάγεται η έννοια των προσαρμοσμένων, τρισδιάστατων εκτυπωμένων ηλεκτροδίων για ηλεκτροχημικούς αντιδραστήρες.

Λαμβάνονται υπόψη διαφορετικές γεωμετρίες. Συζητείται η μελλοντική πρόοδος στα τρισδιάστατα εκτυπωμένα ηλεκτρόδια για την παραγωγή πρωτοτύπων, την επικύρωση μοντέλων και τη γρήγορη διαθεσιμότητα εξειδικευμένων συσκευών.

Dr Luis Fernando Arenas είναι επί του παρόντος Ερευνητής Humboldt στο Technische Universität Clausthal, όπου συνεργάζεται με τον καθηγητή Thomas Turek για την ανάπτυξη μπαταριών οργανικής ροής. Είναι επίσης επισκέπτης ακαδημαϊκός στο Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον (UOS), Ηνωμένο Βασίλειο, και εκπρόσωπος της πρώιμης σταδιοδρομίας στην Ομάδα Ηλεκτροχημικής Τεχνολογίας της Εταιρείας Χημικής Βιομηχανίας, Ηνωμένο Βασίλειο.

Αφού ολοκλήρωσε το πτυχίο BSc στη χημεία και το μεταπτυχιακό στη χημική τεχνολογία στο Universidad Autónoma de Coahuila, στο Μεξικό, συνέχισε διδακτορικές σπουδές στην ηλεκτροχημική μηχανική στο UOS. Εκεί επικεντρώθηκε στις μπαταρίες ροής ψευδαργύρου-δημητρίου υπό την επίβλεψη των καθηγητών Carlos Ponce de León και Frank C Walsh, που αποφοίτησε το 2017. Ήταν ερευνητής στο UOS, αναπτύσσοντας κυψέλες καυσίμου PEM και ηλεκτροχημικές αντλίες υδρογόνου (2017–2019). Η Arenas ήταν επίσης ιδιώτης ανάδοχος για την ανάπτυξη νέων μπαταριών ροής οργανικής και ηλεκτροδιάλυσης για την INEEL (Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias) και σύμβουλος για τη βιομηχανία χλωρίου-αλκαλίων (2019–2021).

Πρόσθετα ενδιαφέροντα περιλαμβάνουν τρισδιάστατα εκτυπωμένα ηλεκτρόδια, υπολογιστική τομογραφία, ηλεκτροαπόθεση ευγενών μετάλλων, πορώδη ηλεκτρόδια και βιώσιμη ηλεκτροχημική μηχανική. Έγινε μέλος του ECS το 3. Η έρευνά του είχε ως αποτέλεσμα 2014 εργασίες με κριτές, τέσσερα κεφάλαια βιβλίων, έξι ανακοινώσεις συνεδρίων και 31 αφίσες, καθώς και 17 ομιλίες, επτά από αυτές με πρόσκληση (Google Scholar: 40 παραπομπές, h -ευρετήριο 1018). Έλαβε το βραβείο Schwäbisch Gmünd 17 για νέους επιστήμονες για την αριστεία στην ηλεκτροχημική τεχνολογία επιφανειών.

Ο ορθοστάτης Κυψέλες ροής: προηγμένα ηλεκτρόδια μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης και τομογραφίας εμφανίστηκε για πρώτη φορά σε Κόσμος Φυσικής.

• Coinsmart. Το καλύτερο ανταλλακτήριο Bitcoin και Crypto στην Ευρώπη.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΠΡΟΣΒΑΣΗ.
• CryptoHawk. Ραντάρ Altcoin. Δωρεάν δοκιμή.
• Πηγή: https://physicsworld.com/a/flow-cells-advanced-electrodes-via-3d-printing-and-tomography/