Alkalinity Enhancement during Reject Brine Electrolysis: Role of Electrocatalyst Placement on the Outer Surfaces of Porous Flow-Through Electrodes

阳极 阴极 电解 卤水 电解质 电极 催化作用 电催化剂 电流密度 化学工程 碱度 材料科学 多孔性 电化学 化学 复合材料 生物化学 物理 有机化学 物理化学 量子力学 工程类
作者
Daniela V. Fraga Alvarez,Dimitri Livitz,Xueqi Pang,Nafis Mahmud,Kyle J. M. Bishop,Muftah H. El‐Naas,Daniel V. Esposito
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:11 (43): 15620-15631
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.3c04288
摘要

Membraneless electrolyzers offer a promising approach to convert environmentally harmful reject brine waste streams generated from desalination into valuable products, such as mineral carbonates, by using electrochemical reactions to split the brine into acidic and alkaline streams. However, membraneless electrolyzers suffer from a trade-off between current density and current utilization that stems from undesired back-reactions that arise from the crossover of redox species between the anode and cathode. This study employed a combination of in situ high-speed video, colorimetric pH imaging, modeling, and electroanalytical methods to evaluate how the performance of a porous flow-through cathode is affected by the operating current density, electrolyte flow rate, and choice of catalyst placement on a porous support. It is found that the placement of the active catalyst on the outer surface of the electrode─facing away from the anode─increases the cathode current utilization by 51%, on average, relative to when the catalyst is deposited on the inner surface of the electrode. This finding is explained by the ability of the porous electrode support to serve as a barrier to suppress crossover for the outward-facing catalyst configuration. In addition, the outward-facing catalyst configuration leads to a more stable operation while incurring minor increases (90–170 mV) in overpotentials. For both catalyst configurations, this study also shows that the Damköhler number (Da) is a practical descriptor for predicting operating conditions that maximize the concentration of OH– in the cathode effluent stream.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
yangquanquan完成签到,获得积分10
1秒前
小汤圆发布了新的文献求助10
1秒前
清脆的修洁完成签到,获得积分20
3秒前
彭于晏应助常一斩采纳,获得10
6秒前
机智的白猫完成签到 ,获得积分10
7秒前
一切顺利发布了新的文献求助10
8秒前
隐形曼青应助快乐小白采纳,获得10
8秒前
Jasper应助企鹅采纳,获得10
8秒前
9秒前
10秒前
阿中发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
崩溃发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
13秒前
13秒前
哎嘤斯坦完成签到,获得积分10
13秒前
山柏先生完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
六公主发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
cm发布了新的文献求助10
16秒前
烟尘之上发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
小汤圆完成签到,获得积分20
18秒前
鲨鱼辣椒发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
song应助牛智山采纳,获得20
19秒前
lullaby发布了新的文献求助10
19秒前
可爱迪应助崩溃采纳,获得10
22秒前
严珍珍发布了新的文献求助10
23秒前
所所应助lullaby采纳,获得10
27秒前
27秒前
coll88完成签到,获得积分10
30秒前
30秒前
32秒前
enterdawn发布了新的文献求助10
32秒前
六公主完成签到,获得积分10
32秒前
搜集达人应助明理的舞仙采纳,获得10
33秒前
快乐小白发布了新的文献求助10
33秒前
高分求助中
Active principle of croton oil. VII. Phorbol 500
The three stars each: the Astrolabes and related texts 500
Revolutions 400
Diffusion in Solids: Key Topics in Materials Science and Engineering 400
Phase Diagrams: Key Topics in Materials Science and Engineering 400
少脉山油柑叶的化学成分研究 350
Sphäroguß als Werkstoff für Behälter zur Beförderung, Zwischen- und Endlagerung radioaktiver Stoffe - Untersuchung zu alternativen Eignungsnachweisen: Zusammenfassender Abschlußbericht 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2444258
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2120743
关于积分的说明 5390221
捐赠科研通 1849053
什么是DOI,文献DOI怎么找? 919874
版权声明 562041
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 492085