Strømningsceller: avanserte elektroder via 3D-printing og tomografi

De fleste industrielle operasjoner basert på elektrodereaksjoner involverer elektrokjemiske strømningsreaktorer. Bruksområder inkluderer uorganisk/organisk elektrosyntese, vannelektrolyse, miljøsanering og energilagring. Den allsidige "filter-press" strømningsreaktoren tilbyr et kontrollert reaksjonsmiljø for behandling av store volumer elektrolytter. I mellomtiden forbedrer porøse elektroder produktiviteten og effektiviteten til elektrokjemiske reaktorer ved å forbedre overflateareal og massetransport.

Metall- og karbonmaterialer brukes som netting, skum og filt, ofte belagt med katalysatorer. Under tvungen strømning blir permeabiliteten til elektrodene viktig for energieffektivitet og balanse i anleggsdesign. Det må finnes et kompromiss mellom elektrodeoverflaten og permeabiliteten til porøse elektroder.

Denne presentasjonen fremhever egenskapene og fordelene med strømningsceller gjennom utvikling av Pt/Ti-elektroder for strømningsbatterier og optimalisering av 3D-trykte elektroder. Etter å ha vist fordelene med datatomografi for studiet av porøse materialer, kvantifiseres deres ytelse av den volumetriske massetransportkoeffisienten og deres permeabilitet for væsker. Betydningen av tomografiparametere for analysen av overflateareal og volum er eksemplifisert ved retikulert glassaktig karbon. Konseptet med skreddersydde, 3D-printede elektroder for elektrokjemiske reaktorer introduseres.

Ulike geometrier vurderes. Fremtidig fremgang innen 3D-printede elektroder for prototypeproduksjon, modellvalidering og rask tilgjengelighet av spesialiserte enheter diskuteres.

Dr Luis Fernando Arenas er for tiden Humboldt-forsker ved Technische Universität Clausthal, hvor han samarbeider med prof. Thomas Turek om utvikling av organiske strømningsbatterier. Han er også gjesteakademiker ved University of Southampton (UOS), Storbritannia, og representant for tidlig karriere ved Electrochemical Technology Group i Society of Chemical Industry, Storbritannia.

Etter å ha fullført en BSc i kjemi og MSc-grad i kjemisk teknologi ved Universidad Autónoma de Coahuila, Mexico, fortsatte han doktorgradsstudier i elektrokjemisk ingeniørfag ved UOS. Der fokuserte han på sink-cerium strømningsbatterier under veiledning av professorene Carlos Ponce de León og Frank C Walsh, uteksaminert i 2017. Han var stipendiat ved UOS, og utviklet PEM brenselceller og elektrokjemiske hydrogenpumper (2017–2019). Arenas har også vært en privat entreprenør for utvikling av nye organiske- og elektrodialysebaserte strømningsbatterier for INEEL (Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias) og konsulent for klor-alkaliindustrien (2019–2021).

Ytterligere interesser inkluderer 3D-trykte elektroder, datatomografi, elektroavsetning av edelmetaller, porøse elektroder og bærekraftig elektrokjemisk konstruksjon. Han ble medlem av ECS i 2014. Forskningen hans har resultert i 31 fagfellevurderte artikler, fire bokkapitler, seks konferanseartikler og 17 plakater, samt 40 foredrag, syv av dem på invitasjon (Google Scholar: 1018 referanser, h). -indeks 17). Han mottok Schwäbisch Gmünd-prisen 2019 for unge forskere for fremragende elektrokjemisk overflateteknologi.

Innlegget Strømningsceller: avanserte elektroder via 3D-printing og tomografi dukket først på Fysikkens verden.

• Myntsmart. Europas beste Bitcoin og Crypto Exchange.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. FRI TILGANG.
• CryptoHawk. Altcoin Radar. Gratis prøveperiode.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/flow-cells-advanced-electrodes-via-3d-printing-and-tomography/