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Estudo dos efeitos de contaminadores sobre o desempenho das células a combustível de membrana de eletrólito polimérico; Diagnosing the effects contaminants have over polymer electrolyte membrane fuel cells

Lopes, Thiago
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 25/05/2010 Português
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45.97%
Os componentes do conjunto membrana/eletrodos (MEA) das células a combustível de membrana de eletrólito polimérico/Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFC) são sensíveis a impurezas, as quais podem vir do ar, do gás combustível e/ou da degradação dos componentes do módulo. Amônia, sulfeto de hidrogênio e monóxido de carbono são juntos os três principais subprodutos cotaminadores nos processos de geração de hidrogênio por reforma de combustíveis. Estes contaminadores afetam negativamente o desempenho das PEMFCs, assim é importante o entendimento destes efeitos para mitigá-los e introduzir a tecnologia das PEMFCs no mercado consumidor. Desta forma experimentos foram realizados visando diagnosticar os efeitos da amônia e do sulfeto de hidrogênio sobre os componentes do MEA das PEMFCs. Para a contaminação por sulfeto de hidrogênio foi provado, utilizando-se da técnica de cromatografia gasosa e de stripping, que a contaminação ocorre através da interação química e eletroquímica do contaminador com a superfície do catalisador de platina, e que estas interações ocorrem via um processo dissociativo e um processo oxidativos respectivamente. Estes processos de interação geram enxofre adsorvido sobre a superfície da platina...

Desenvolvimento de processo de produção de conjuntos eletrodo-membrana-eletrodo para células a combustível baseadas no uso de membrana polimérica condutora de prótons (PEMFC) por impressão a tela; Development of a membrane electrode assembly production process for proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) by sieve printing

Bonifacio, Rafael Nogueira
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 30/03/2010 Português
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56.35%
Energia é um recurso que historicamente apresenta tendência de crescimento de demanda. Projeções indicam que, para suprir as necessidades energéticas do futuro, será necessário um uso massivo do hidrogênio como combustível. O uso de sistemas de célula a combustível baseada no uso de membrana polimérica condutora de prótons (PEMFC) tem características que permitem sua aplicação para geração de energia elétrica em aplicações estacionárias, automotivas e portáteis. O uso de hidrogênio como combustível para PEMFC apresenta a vantagem de resultar em baixa emissão de poluentes quando comparado às dos combustíveis fósseis. Para que ocorram as reações em uma PEMFC é necessária a construção de conjuntos eletrodo-membrana-eletrodo (MEA), sendo o processo de produção de MEAs e os materiais utilizados, relevantes no custo final do kW instalado para geração de energia por sistemas de célula a combustível, o que é, atualmente, uma barreira tecnológica e financeira para a aplicação em grande escala desta tecnologia. Nesse trabalho foi desenvolvido um processo de produção de MEAs por impressão a tela que apresenta alta reprodutibilidade, rapidez e baixo custo. Foram desenvolvidos o processo de impressão a tela e a composição de uma tinta precursora da camada catalisadora (TPCC)...

Análise por impedância eletroquímica "on-line" de conjuntos eletrodo/membrana (MEA) de células a combustível a membrana polimérica (PEMFC); Analysis for impedance electrochemistry "on-line" of membrane/electrode assemble (MEA) of protons exchange membrane fuel cells (PEMFC)

Santos, Antonio Rodolfo dos
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 15/08/2007 Português
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56.16%
Este trabalho apresenta resultados de estudos e caracterizações de Conjuntos Eletrodo/Membrana (MEAs) de Células a Combustível a Membrana Polimérica (PEMFC). Algumas condições de operação de células e diferentes processos de produção de MEA foram investigados. A técnica de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE) (em situ - 0 a 16 A) foi usada "on-line" como uma ferramenta de diagnóstico, relativa ao desempenho de célula. As medidas de EIE foram feitas através do Sistema de EIE para células a combustível FC350 (GAMRY), junto a um PC4 Potentiostato/Galvanostato e conectado à carga dinâmica (TDI) para experimentos de EIE "on-line" (100 mHz - 10 kHz, dU = 5 mV). MEAs com 25 cm2 de área ativa, usando eletrocatalisadores PtM/C 20 % (M = Ru, Sn ou Ni) fabricados usando o Método de Redução por Álcool (MRA). A tinta catalítica foi diretamente aplicada no Tecido de Carbono (GDL) e este prensado na membrana de Nafion® (105). MEAs usando eletrocatalisadores Pt/C e PtRu/C 20 % da E-TEK foram fabricados para comparação. Todos os cátodos foram confeccionados com Pt/C 20% da E-TEK. Foram fixadas as concentrações de metal nobre em 0,4 mg Pt.cm-2 no anodo e 0,6 mg Pt.cm-2 no catodo (E-TEK). Diagramas de Nyquist dos MEAs com Pt/C e PtRu/C da E-TEK ou PtM/C MRA apresentaram as mesmas resistências de ôhmicas para os MEAs. Este fato pode ser explicado por supressão de aglomerados durante o processo de preparação do MEA ou pela homogeneidade do eletrocatalisador ancorado ao carbono. Também pôde ser observado...

Estudos de durabilidade de conjuntos eletrodo-membrana-eletrodo (MEAs) produzidos por impressão à tela para uso em células a combustível do tipo PEM; Durability studies of membrane electrode assemblies (MEAs), produced through th sieve printing technique for use in proton exchange membrane fuel cells

Andréa, Vinicius
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 17/07/2013 Português
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46.12%
Custo e durabilidade ainda são os maiores impeditivos para a entrada das células a combustível no mercado de dispositivos usados para produção de eletricidade. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a durabilidade dos conjuntos eletrodo-membrana-eletrodo (MEAs) produzidos no IPEN pelo método de impressão à tela para uso em células a combustível do tipo PEM. Para tanto, foi necessário desenvolver um protocolo adequado de teste de durabilidade de longa duração, visando obter estimativas da taxa de queda do potencial elétrico da célula a combustível ao longo do tempo e, assim, fazer inferência a respeito do tempo de vida deste dispositivo. Os MEAs testados durante este estudo foram preparados pelo método de impressão à tela com catalisador de Pt/C comercial e membrana Nafion® 115. O aprimoramento do protocolo de teste de durabilidade de longa duração se deu pela escolha dos procedimentos a serem executados e pelo ajuste de alguns parâmetros de operação da célula a combustível, tais como temperatura da célula, fluxo de H2 e fluxo de O2. Para a análise dos dados obtidos com os testes, foram aplicados métodos estatísticos de ajuste de modelos e curvas de polarização. Além disso, amostras da camada catalítica de um dos MEAs utilizados nos testes de durabilidade de longa duração foram analisadas por meio de microscopia eletrônica de transmissão (MET) para serem comparadas com amostras da camada catalítica de um MEA de controle. Para se avaliar o desempenho global da célula a combustível do tipo PEM em operações de longa duração...

Estudo e desenvolvimento de conjuntos membrana-eletrodos (MEA) para célula a combustível de eletrólito polimérico condutor de prótons (PEMFC) com eletrocatalisadores à base de paládio; Study and development of membrane electrode assemblies for proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) with palladium based catalysts

Bonifacio, Rafael Nogueira
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 19/11/2013 Português
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46.12%
Sistemas de PEMFC são capazes de gerar energia elétrica com alta eficiência e baixa ou nenhuma emissão de poluentes, porém questões de custo e durabilidade impedem sua ampla comercialização. Nesse trabalho foi desenvolvido um MEA com eletrocatalisadores à base de paládio. Foram sintetizados e caracterizados eletrocatalisadores Pd/C, Pt/C e Ligas PdPt/C com diferentes razões entre metais e carbono. Foi realizado um estudo da razão entre ionômero de Nafion e eletrocatalisador para formação de triplas fases reacionais de máximos desempenhos, criado um modelo matemático para transpor esse ajuste para eletrocatalisadores com diferentes razões entre metal e suporte, considerando os aspectos volumétricos da camada catalisadora, e então realizado um estudo da espessura da camada catalisadora. Para as caracterizações foram utilizadas as técnicas de Difração de Raios-X, Microscopias Eletrônicas de Transmissão e de Varredura, Energia Dispersiva de Raios-X, Picnometria a Gás, Porosimetria por Intrusão de Mercúrio, Adsorção de Gás, segundo as equações de BET e BJH, Análise Termo Gravimétrica e feitas as determinações de diâmetros de partículas, de áreas de superfície específica e de parâmetros de rede. Todos os eletrocatalisadores foram usados no preparo de MEAs que foram avaliados em célula unitária de 5 cm2 entre 25 e 100 °C a 1 atm; e a melhor composição foi avaliada também a 3 atm. No estudo dos metais para as reações...

Benefits of membrane electrodes in the electrochemistry of metalloproteins: mediated catalysis of Paracoccus pantotrophus cytochrome c peroxidase by horse cytochrome c: a case study

Sousa, P. M. Paes de; Pauleta, Sofia R.; Rodrigues, D.; Gonçalves, M. L. Simões; Pettigrew, G. W.; Moura, Isabel; Moura, José J. G.; Santos, M. M. Correia dos
Fonte: Springer Publicador: Springer
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2008 Português
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56.17%
J Biol Inorg Chem. 2008 Jun;13(5):779-87. doi: 10.1007/s00775-008-0365-8; A comparative study of direct and mediated electrochemistry of metalloproteins in bulk and membrane-entrapped solutions is presented. This work reports the first electrochemical study of the electron transfer between a bacterial cytochrome c peroxidase and horse heart cytochrome c. The mediated catalysis of the peroxidase was analysed both using the membrane electrode configuration and with all proteins in solution. An apparent Michaelis constant of 66 +/- 4 and 42 +/- 5 microM was determined at pH 7.0 and 0 M NaCl for membrane and bulk solutions, respectively. The data revealed that maximum activity occurs at 50 mM NaCl, pH 7.0, with intermolecular rate constants of (4.4 +/- 0.5) x 10(6) and (1.0 +/- 0.5) x 10(6) M(-1) s(-1) for membrane-entrapped and bulk solutions, respectively. The influence of parameters such as pH or ionic strength on the mediated catalytic activity was analysed using this approach, drawing attention to the fact that careful analysis of the results is needed to ensure that no artefacts are introduced by the use of the membrane configuration and/or promoters, and therefore the dependence truly reflects the influence of these parameters on the (mediated) catalysis. From the pH dependence...

Desenvolvimento de processo de produção de conjuntos eletrodo-membrana-eletrodo para células a combustível baseadas no uso de membrana polimérica condutora de prótons (PEMFC) por impressão a tela

Bonifácio,Rafael Nogueira; Linardi,Marcelo; Cuenca,Ricardo
Fonte: Sociedade Brasileira de Química Publicador: Sociedade Brasileira de Química
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/01/2011 Português
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46.09%
Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) requires membrane electrode assemblies (MEA) to generate electrical energy from hydrogen and oxygen. In this study a MEA production process by sieve printing and an ink composition were developed to produce catalyst layers of MEAs. The deposition of the exact catalyst content was possible on cathodes and anodes with only one print step. The optimal ink developed shown viscosity of 2.75 Pa s, density 1.27 g cm-3, total solid content of 33.76 % and tack of 92 U.T. The electrodes prepared in only one printing step showed higher performance than those prepared in several steps.

Desenvolvimento de tecnologia para confecção de eletrodos e conjuntos eletrodo-membrana-eletrodo (MEA) por impressão à tela para aplicação em módulos de potência de células PEMFC

Fernandes,Valéria Cristina; Cunha,Edgar Ferrari da; Bonifácio,Rafael Nogueira; Dresch,Mauro André; Doubek,Gustavo; Santiago,Elisabete Inacio; Linardi,Marcelo
Fonte: Sociedade Brasileira de Química Publicador: Sociedade Brasileira de Química
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/01/2012 Português
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46.09%
Significant functions in the Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFCs) rely on Gas Diffusion Layers (GDLs), such as control the water balance in the membrane electrode assembly (MEA), allow suitable gas permeability and porosity, etc. Aware of the GDL importance in the cell performance and its great demand in scale-up projects, the fuel cell research group at Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) has developed a Sieve Printing method (innovative in Brazil) as a strategic solution for producing GDL and electrodes used in high power PEMFC stacks. The method has shown to be adequate to fabricate low cost electrodes, GDLs of different dimensions and to produce any amount of MEAs for power stacks.

Influence of the medium (strongly acid or basic) over the electrochemical properties of the nitrate selective electrode

DEL TÓRO DÉNIZ,Rubén; RAJMANKO,E. M.; PEÓN ESPINOSA,Ana María; PEÑA VELÁZQUEZ,Inés
Fonte: Fundação Editora da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho - UNESP Publicador: Fundação Editora da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho - UNESP
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/01/1997 Português
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46.11%
A nitrate selective electrode was prepared for use in an aggresive medium (high acidic or basic concentration). It is demonstrated that the depending E graph with respect to pNO3- has not a Nernstian response in concentration acidic range upper 0.1 mol/L H2SO4. The observed behaviour is supposed to be due to the formation of a dimeric anion HN2O6-.

Iodide-selective membrane electrode based on salophen complex of cobalt (III)

Zare,Hamid R.; Memarzadeh,Farkhondeh; Gorji,Alireza; Ardakani,Mohammad Mazloum
Fonte: Sociedade Brasileira de Química Publicador: Sociedade Brasileira de Química
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/06/2005 Português
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56.34%
A highly selective PVC membrane electrode based on a cobalt-salophen complex was prepared. The sensor displays an anti-Hofmeister selectivity sequence with a preference for iodide ion over many common anions. The electrode has a linear dynamic range between 5.0×10-7 to 1.0×10-1 mol L-1, with a Nernstian slope of -58.9 mV decade-1 and a detection limit of 3.0×10-7 mol L-1. The working pH range of the sensor is 3.1-9.8. It exhibits of a fast as 15 s and has a lifetime of about 2 months. The selectivity coefficients for the proposed electrode were improved for some interferences, when compared with those of available iodide membrane electrode. The proposed electrode was successfully applied for the direct determination of iodide in edible salt and as an indicator electrode in potentiometric titration of I- against Ag+.

Fabrication of a new samarium(III) ion-selective electrode based on 3-{[2-oxo-1(2h)-acenaphthylenyliden]amino}-2-thioxo -1,3-thiazolidin-4-one

Zamani,Hassan Ali; Ganjali,Mohammad Reza; Adib,Mehdi
Fonte: Sociedade Brasileira de Química Publicador: Sociedade Brasileira de Química
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/01/2007 Português
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46.18%
This paper introduces the development of an original PVC membrane electrode, based on 3-{[2-oxo-1(2H)-acenaphthylenyliden]amino}-2-thioxo-1,3-thiazolidin-4-one (ATTO) which has revealed to be a suitable carrier for Sm3+ ions. The resulting data illustrated that the electrode shows a Nernstian slope of 19.3 ± 0.6 mV per decade for Sm3+ ions over a broad working concentration range of 1.0 × 10-6 to 1.0 × 10-1 mol L-1. The lower detection limit was found to be equal to (5.5± 0.3) × 10-7 mol L-1 in the pH range of 3.57.5, and the response time was very short (~10 s). The potentiometric sensor displayed good selectivities for a number of cations such as alkali, alkaline earth, transition and heavy metal ions.

A DNA-based coated wire membrane sensor for selective determination of amiloride in pharmaceutical compounds, plasma and urine

Allafchian,Alireza; Ensafi,Ali Asghar
Fonte: Sociedade Brasileira de Química Publicador: Sociedade Brasileira de Química
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/01/2010 Português
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46.37%
Herein, the construction and performance characteristic of a polymeric membrane electrode based on ion-pair formation of salmon sperm ds-DNA-amiloride for quantification of amiloride is described. Salmon sperm ds-DNA-amiloride layer can be prepared easily as a coating layer on a Pt-wire electrode. This electrode has a good potentiometric response to amiloride. The influences of the membrane compositions on the potentiometric response of the electrode have been found to substantially improve the performance characteristics. The best performance was obtained with the electrode having a membrane composition (m/m) of ds-DNA-amiloride as an ion pair (6.4%), polyvinyl chloride (PVC) matrix (62.9%), and 2-nitrophenyl octylether (NPOE) as an ion excluder (30.7%). The proposed electrode exhibits Nernstian response in the concentration range of 1.6 10-6 to 1.0 × 10-2 mol L-1 amiloride with a detection limit of 1.5 × 10-6 mol L-1 amiloride, performs satisfactorily with a fast response time of 5 s. Selectivity coefficients for amiloride relative to a numbers of potential interfering substances were investigated. The sensor was highly selective for amiloride over a large number of compounds. The analytical usefulness of the proposed electrode has been evaluated by its application in the determination of amiloride in real samples.

Highly selective and sensitive membrane salicylate electrode based on complex of (1,8-diamino-3,6-dioxaoctane) nickel(II)

Mazloum-Ardakani,M.; Pourhakkak,P.; Salavati-Niasari,M.; Karimi,M. A.; Mashhadizadeh,M. H.
Fonte: Sociedade Brasileira de Química Publicador: Sociedade Brasileira de Química
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/01/2011 Português
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46.33%
The potentiometric response of salicylate electrode based on complex of (1,8-diamino-3,6-dioxaoctane) nickel(II) was studied. The complex of 1,8-diamino-3,6-dioxaoctane nickel(II) [Ni(DADOO)] was used as carrier into plasticized polyvinyl chloride (PVC) membrane. The influence of several variables was investigated in order to optimize the potentiometric response and selectivity of the electrode. The resulting membrane electrode incorporating 29% PVC, 63% dioctylphthalate (DOP) as plasticizer, 2% methyltrioctylammonium chloride (MTOAC) as cationic additive and 6% carrier (all m/m) demonstrated a Nernstian response of -59.5 ± 1.0 mV decade-1 over the concentration range of 7.0 × 10-7- 1.0 × 10-1 mol L-1 salicylate. The electrode exhibited a fast response time (< 20 s) with detection limit of 5.0 ×10-7 mol L-1, and can be used over a wide pH range of 6.0-9.5. It was successfully applied to the determination of salicylate ion in real samples.

Synthesis and Characterization of Organic-Inorganic Nanocomposite Poly-o-anisidine Sn(IV) Arsenophosphate: Its Analytical Applications as Pb(II) Ion-Selective Membrane Electrode

Khan, Asif Ali; Habiba, Umme; Khan, Anish
Fonte: Hindawi Publishing Corporation Publicador: Hindawi Publishing Corporation
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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46.33%
Poly-o-anisidine Sn(IV) arsenophosphate is a newly synthesized nanocomposite material and has been characterized on the basis of its chemical composition, ion exchange capacity, TGA-DTA, FTIR, X-RAY, SEM, and TEM studies. On the basis of distribution studies, the exchanger was found to be highly selective for lead that is an environmental pollutant. For the detection of lead in water a heterogeneous precipitate based ion-selective membrane electrode was developed by means of this composite cation exchanger as electroactive material. The membrane electrode is mechanically stable, with a quick response time, and can be operated over a wide pH range. The selectivity coefficients were determined by mixed solution method and revealed that the electrode is sensitive for Pb(II) in presence of interfering cations. The practical utility of this membrane electrode has been established by employing it as an indicator electrode in the potentiometric titration of Pb(II).

Synthesis of Silver Embedded Poly(o-Anisidine) Molybdophosphate Nano Hybrid Cation-Exchanger Applicable for Membrane Electrode

Khan, Anish; Khan, Aftab Aslam Parwaz; Asiri, Abdullah M.; Rub, Malik Abdul
Fonte: Public Library of Science Publicador: Public Library of Science
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 07/05/2014 Português
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46.12%
Poly(o-anisidine) molybdophosphate was expediently obtained by sol-gel mixing of Poly(o-anisidine) into the inorganic matrices of molybdophosphate, which was allowed to react with silver nitrate to the formation of poly(o-anisidine) molybdophosphate embedded silver nano composite. The composite was characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy, X-ray powder diffraction, UV-Vis Spectrophotometry, Fluorescence Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy/Energy-dispersive X-ray Spectroscopy and Thermogravimertic Analysis. Ion exchange capacity and distribution studies were carried out to understand the ion-exchange capabilities of the nano composite. On the basis of highest distribution studies, this nano composite cation exchanger was used as preparation of heavy metal ion selective membrane. Membrane was characterized for its performance as porosity and swelling later on was used for the preparation of membrane electrode for Hg(II), having better linear range, wide working pH range (2–4.5) with fast response in the real environment.

Imaging of Membrane Electrode Assemblies of Proton Exchange Membrane Fuel Cells by X-Ray Computed Tomography

PFRANG Andreas; VEYRET Damien; JANSSEN Gaby; TSOTRIDIS Georgios
Fonte: ELSEVIER SCIENCE BV Publicador: ELSEVIER SCIENCE BV
Tipo: Contributions to Conferences Formato: Printed
Português
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46.29%
X-ray computed tomography was applied for the 3D imaging of membrane electrode assemblies (MEAs) together with two attached gas diffusion layers. These samples were investigated as prepared and after voltage cycling. It was possible to achieve sub-µm resolution using a lab-based stand-alone tomography system as well as a tomography add-on for a scanning electron microscope. The carbon fibres of the gas diffusion layers could be clearly resolved and the catalyst layers could be visualized. X-ray computed tomography data was also used for the validation of results from scanning electron microscopy of cross sections of membrane electrode assemblies where the sample is exposed to significant mechanical loads during sample preparation. More specifically, it was shown that the cracks observed in catalyst layers by scanning electron microscopy already exist in the membrane electrode assembly as prepared and are not a result of sample preparation. Finally it was shown that the crack density in the catalyst layers does not significantly change during voltage cycling which suggests that crack formation is not a principal cause of the observed performance decay of the MEA; JRC.DDG.F.2-Cleaner energy

Effect of Solution Composition on the Energy Production by Capacitive Mixing in Membrane-Electrode Assembly

Ahualli, Silvia; Fern??ndez, M. Mar; Iglesias, Guillermo R.; Jim??nez Olivares, Mar??a Luisa; Liu, Fei; Vagterfeld, Martijn; Delgado, ??ngel V.
Fonte: American Chemical Society Publicador: American Chemical Society
Tipo: Pré-impressão
Português
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46.09%
The final edited version of the paper can be found at: http://pubs.acs.org/articlesonrequest/AOR-c9UMxSzGY3eiU5SENNgT The complete citation is: Ahualli, S.; et al. Effect of Solution Composition on the Energy Production by Capacitive Mixing in Membrane-Electrode Assembly. Journal of Physical Chemistry, 118(29): 15590-15599 (2014). DOI:10.1021/jp504461m; Open access in the Journal on May 26, 2015; In this work we consider the extent to which the presence of multi-valent ions in solution modifies the equilibrium and dynamics of the energy production in a capacitive cell built with ion-exchange membranes in contact with high surface area electrodes. The cell potential in open circuit (OCV) is controlled by the difference between both membrane potentials, simulated as constant volume charge regions. A theoretical model is elaborated for steady state OCV, first in the case of monovalent solutions, as a reference. This is compared to the results in multi-ionic systems, containing divalent cations in concentrations similar to those in real sea water. It is found that the OCV is reduced by about 25 % (as compared to the results in pure NaCl solutions) due to the presence of the divalent ions, even in low concentrations. Interestingly, this can be related to the ???uphill??? transport of such ions against their concentration gradients. On the contrary...

Membrane Electrode Assembly Fabrication and Test Method Development for a Novel Thermally Regenerative Fuel Cell

Allward, Todd
Fonte: Quens University Publicador: Quens University
Tipo: Tese de Doutorado
Português
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56.23%
A test system for the performance analysis of a novel thermally regenerative fuel cell (TRFC) using propiophenone and hydrogen as the oxidant and fuel respectively was designed and built. The test system is capable of either hydrogen-air or hydrogen-propiophenone operation. Membrane electrode assemblies (MEAs) were made using commercial phosphoric acid-doped polybenzimidazole (PBI) membranes and commercial electrodes. Using Pt/carbon paper electrodes with a catalyst loading of 1mg/cm2 and a membrane with an acid doping level of 10.2 mol acid/mol of polymer repeat unit, a maximum performance of 212 mW/cm2 at a current density of 575 mA/cm2 was achieved for baseline hydrogen-air testing at 110°C. Problems were encountered, however, in achieving consistent, reproducible performance for in-house fabricated MEAs. Furthermore, ex-situ electrochemical impedance spectrometry (EIS) showed that the phosphoric acid-doped PBI was unstable in the propiophenone and that acid-leaching was occurring. In order to have MEAs with consistent characteristics for verifying the test system performance, commercial phosphoric acid-doped PBI membrane electrode assemblies were used. At a temperature of 160°C and atmospheric pressure with hydrogen and air flowrates of 150 mL/min and 900 mL/min respectively a maximum power density of 387 mW/cm2 at a current density of 1.1 A/cm2 was achieved. This performance was consistent with the manufacturer’s specifications and these MEAs were subsequently used to verify the performance of TRFC test system despite the EIS results that indicated that acid-leaching would probably occur. The Pt catalyzed commercial MEAs achieved very limited performance for the hydrogenation of the ketone. However...

Towards a Membrane Electrode Assembly for a Thermally Regenerative Fuel Cell

Skerritt, Mark
Fonte: Quens University Publicador: Quens University
Tipo: Tese de Doutorado
Português
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46.12%
The thermally regenerative fuel cell (TRFC) concept that is analyzed is a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC), powered by the electro-oxidation of H2 and the electro-reduction of propiophenone. The main products of this fuel cell should be 1-phenyl-1-propanol and electricity. The 1-phenyl-1-propanol should then be converted back to propiophenone, while hydrogen is regenerated by using waste heat and a metal catalyst (Pd/SiO2). The first objective was to find a compatible polymer that would work as either an ionomer/binding agent and as a membrane in the membrane electrode assembly (MEA) of the TRFC. This was achieved by checking the compatibility of each polymer with 1-phenyl-1-propanol and propiophenone (the alcohol-ketone pair). Catalyst coated gas diffusion layers or catalyst coated membranes were made to test the stability of the polymers in the catalyst bed when exposed to the alcohol-ketone pair. If the polymer was compatible with the alcohol-ketone pair, MEAs were constructed using this polymer. The second objective was to test these MEAs inside a H2/propiophenone fuel cell that would prove the concept of our envisioned TRFC. It was found that the only polymer that was stable in the alcohol-ketone pair was mPBI (m-phenylene polybenzimidazole). The mPBI had to be doped with H3PO4 to enable H+ conductivity. Unfortunately...

Determination of nitrate in drinking water by ion-selective electrode.

Cortés Nodarse, I.; Lazo, A. R.; Serrano M., M.; Yazdani-Pedram Zobeiri, Mehrdad; Arada Pérez, María de los Angeles
Fonte: Ministerio de Educación Superior Publicador: Ministerio de Educación Superior
Tipo: Artículo de revista
Português
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46.11%
Nitrate concentration in drinking water was directly determined by employing an ion selective liquid membrane electrode (ISE). This was constructed with poly(vynil chloride) as matrix on a solid conducting support. Tetra-decyl ammonium nitrate (TDAN) was used as ionophore and dibutyl phthalate as plasticizer and solvent-mediator. The constructed ISE showed Nernstian slope with value of-61,2+-0,2 mV/dec-1, practical detection limit (PDL) of9,59 · 10-6 mol/dm3, lower limit of linear response (LLLR) of 2,82 · 10-5 mol/dm3,pH range of 5,0-11,5 life-time of >6 months without any divergence and with stable response of 15 seconds. Determination of nitrate ion concentration in drinking water was preformed by direct potentiometric method. Reliability of the electrode was evaluated by measuring the nitrate concentration by ion chromatography as a comparative method. The results showed good agreement between the values obtained by both methods, indicating the applicability of the proposed electrode for accurate determination of nitrate concentration in drinking water, where the measured values were less than 10 mg/L.