Flödesceller: avancerade elektroder via 3D-utskrift och tomografi

De flesta industriella operationer baserade på elektrodreaktioner involverar elektrokemiska flödesreaktorer. Tillämpningar inkluderar oorganisk/organisk elektrosyntes, vattenelektrolys, miljösanering och energilagring. Den mångsidiga "filter-press"-flödesreaktorn erbjuder en kontrollerad reaktionsmiljö för bearbetning av stora volymer elektrolyter. Samtidigt förbättrar porösa elektroder produktiviteten och effektiviteten hos elektrokemiska reaktorer genom att förbättra ytarea och masstransport.

Metall- och kolmaterial används som maskor, skum och filtar, ofta belagda med katalysatorer. Under forcerat flöde blir elektrodernas permeabilitet viktig för energieffektivitet och balans i anläggningsdesign. En kompromiss måste hittas mellan elektrodytan och permeabiliteten hos porösa elektroder.

Denna presentation belyser egenskaperna och fördelarna med flödesceller genom utvecklingen av Pt/Ti-elektroder för flödesbatterier och optimeringen av 3D-utskrivna elektroder. Efter att ha visat fördelarna med datortomografi för studier av porösa material, kvantifieras deras prestanda av den volymetriska masstransportkoefficienten och deras permeabilitet för vätskor. Betydelsen av tomografiparametrar för analys av ytarea och volym exemplifieras av retikulerat glasaktigt kol. Konceptet med skräddarsydda, 3D-printade elektroder för elektrokemiska reaktorer introduceras.

Olika geometrier beaktas. Framtida framsteg inom 3D-printade elektroder för prototypproduktion, modellvalidering och snabb tillgänglighet av specialiserade enheter diskuteras.

Dr Luis Fernando Arenas är för närvarande Humboldtforskare vid Technische Universität Clausthal, där han samarbetar med prof. Thomas Turek om utvecklingen av organiska flödesbatterier. Han är också gästakademiker vid University of Southampton (UOS), Storbritannien, och representant för tidiga karriärer vid Electrochemical Technology Group i Society of Chemical Industry, Storbritannien.

Efter att ha avslutat en kandidatexamen i kemi och en MSc-examen i kemisk teknologi vid Universidad Autónoma de Coahuila, Mexiko, fortsatte han doktorsstudier i elektrokemisk teknik vid UOS. Där fokuserade han på zink-cerium flödesbatterier under överinseende av profs Carlos Ponce de León och Frank C Walsh, tog examen 2017. Han var forskare vid UOS och utvecklade PEM-bränsleceller och elektrokemiska vätgaspumpar (2017–2019). Arenas har även varit privat entreprenör för utvecklingen av nya organiska och elektrodialysbaserade flödesbatterier för INEEL (Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias) och konsult för klor-alkaliindustrin (2019–2021).

Ytterligare intressen inkluderar 3D-utskrivna elektroder, datortomografi, elektrodeponering av ädelmetaller, porösa elektroder och hållbar elektrokemisk ingenjörskonst. Han blev ECS-medlem 2014. Hans forskning har resulterat i 31 referentgranskade artiklar, fyra bokkapitel, sex konferensbidrag och 17 posters, samt 40 föredrag, varav sju på inbjudan (Google Scholar: 1018 citationer, h -index 17). Han mottog 2019 Schwäbisch Gmünd-priset för unga forskare för excellens inom elektrokemisk ytteknologi.

Posten Flödesceller: avancerade elektroder via 3D-utskrift och tomografi visades först på Fysikvärlden.

• Myntsmart. Europas bästa bitcoin- och kryptobörs.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. FRI TILLGÅNG.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Gratis provperiod.
• Källa: https://physicsworld.com/a/flow-cells-advanced-electrodes-via-3d-printing-and-tomography/