Flow cell: kehittyneet elektrodit 3D-tulostuksen ja tomografian avulla

Useimmat elektrodireaktioihin perustuvat teolliset toiminnot sisältävät sähkökemiallisia virtausreaktoreita. Sovelluksia ovat epäorgaaniset/orgaaniset sähkösynteesi, vesielektrolyysi, ympäristön kunnostaminen ja energian varastointi. Monipuolinen "filter-press" -virtausreaktori tarjoaa kontrolloidun reaktioympäristön suurten elektrolyyttimäärien käsittelyyn. Samaan aikaan huokoiset elektrodit parantavat sähkökemiallisten reaktorien tuottavuutta ja tehokkuutta lisäämällä pinta-alaa ja massakuljetusta.

Metalli- ja hiilimateriaaleja käytetään verkkoina, vaahtoina ja huovina, usein päällystettynä katalyyteillä. Pakotetussa virtauksessa elektrodien läpäisevyydestä tulee tärkeä energiatehokkuuden ja laitoksen suunnittelun tasapainon kannalta. Kompromissi on löydettävä elektrodin pinta-alan ja huokoisten elektrodien läpäisevyyden välillä.

Tämä esitys korostaa virtauskennojen ominaisuuksia ja etuja virtausakkujen Pt/Ti-elektrodien kehittämisen ja 3D-painettujen elektrodien optimoinnin kautta. Sen jälkeen kun tietokonetomografian edut on osoitettu huokoisten materiaalien tutkimuksessa, niiden suorituskyky kvantifioidaan tilavuusmassansiirtokertoimella ja niiden nesteiden läpäisevyydellä. Tomografiaparametrien tärkeydestä pinta-alan ja tilavuuden analysoinnissa on esimerkkinä verkkomainen lasimainen hiili. Käsite räätälöidyt, 3D-painetut elektrodit sähkökemiallisiin reaktoreihin otetaan käyttöön.

Erilaisia ​​geometrioita otetaan huomioon. Käsitellään prototyyppien tuotantoon, mallien validointiin ja erikoislaitteiden nopeaan saatavuuteen tarkoitettujen 3D-tulostettujen elektrodien tulevaisuutta.

Tohtori Luis Fernando Arenas on tällä hetkellä Humboldt-tutkija Technische Universität Clausthalissa, jossa hän tekee yhteistyötä professori Thomas Turekin kanssa orgaanisten virtausakkujen kehittämisessä. Hän on myös vierailevana akateemikkona Southamptonin yliopistossa (UOS), Iso-Britanniassa, ja uransa alkuvaiheessa edustaja kemianteollisuuden yhdistyksen Electrochemical Technology Groupissa, Yhdistyneessä kuningaskunnassa.

Suoritettuaan kemian BSc-tutkinnon ja kemian tekniikan maisterintutkinnon Universidad Autónoma de Coahuilassa, Meksikossa, hän jatkoi tohtoriopintoja sähkökemian tekniikasta UOS:ssa. Siellä hän keskittyi sinkki-serium-virtausakkuihin vuonna 2017 valmistuneiden professorien Carlos Ponce de Leónin ja Frank C Walshin johdolla. Hän oli tutkijana UOS:ssa kehittäen PEM-polttokennoja ja sähkökemiallisia vetypumppuja (2017–2019). Arenas on myös toiminut yksityisenä urakoitsijana uusien orgaanisiin ja sähködialyysipohjaisten virtausakkujen kehittämisessä INEEL:lle (Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias) ja konsulttina kloori-alkaliteollisuudelle (2019–2021).

Muita kiinnostuksen kohteita ovat 3D-painetut elektrodit, tietokonetomografia, jalometallien sähköpinnoitus, huokoiset elektrodit ja kestävä sähkökemiallinen suunnittelu. Hänestä tuli ECS:n jäsen vuonna 2014. Hänen tutkimuksensa tuloksena on 31 vertaisarvioitua artikkelia, neljä kirjan lukua, kuusi konferenssiesettiä ja 17 julistetta sekä 40 puhetta, joista seitsemän kutsusta (Google Scholar: 1018 lainausta, h -indeksi 17). Hän sai vuoden 2019 Schwäbisch Gmünd -palkinnon nuorille tutkijoille huippuosaamisesta sähkökemiallisessa pintatekniikassa.

Viesti Flow cell: kehittyneet elektrodit 3D-tulostuksen ja tomografian avulla ilmestyi ensin Fysiikan maailma.

• Coinsmart. Euroopan paras Bitcoin- ja kryptopörssi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. VAPAA PÄÄSY.
• CryptoHawk. Altcoinin tutka. Ilmainen kokeilu.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/flow-cells-advanced-electrodes-via-3d-printing-and-tomography/