Understanding Multi-Ion Transport Mechanisms in Bipolar Membranes

离解(化学) 电解 材料科学 离子键合 离子 离子运输机 电催化剂 离子交换 化学物理 极化(电化学) 化学工程 电化学 电解水 电极 化学 物理化学 电解质 有机化学 工程类 生物化学
作者
Justin C. Bui,Ibadillah A. Digdaya,Chengxiang Xiang,Alexis T. Bell,Adam Z. Weber
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:12 (47): 52509-52526 被引量:76
标识
DOI:10.1021/acsami.0c12686
摘要

Bipolar membranes (BPMs) have the potential to become critical components in electrochemical devices for a variety of electrolysis and electrosynthesis applications. Because they can operate under large pH gradients, BPMs enable favorable environments for electrocatalysis at the individual electrodes. Critical to the implementation of BPMs in these devices is understanding the kinetics of water dissociation that occurs within the BPM as well as the co- and counter-ion crossover through the BPM, which both present significant obstacles to developing efficient and stable BPM-electrolyzers. In this study, a continuum model of multi-ion transport in a BPM is developed and fit to experimental data. Specifically, concentration profiles are determined for all ionic species, and the importance of a water-dissociation catalyst is demonstrated. The model describes internal concentration polarization and co- and counter-ion crossover in BPMs, determining the mode of transport for ions within the BPM and revealing the significance of salt-ion crossover when operated with pH gradients relevant to electrolysis and electrosynthesis. Finally, a sensitivity analysis reveals that the performance and lifetime of BPMs can be improved substantially by using of thinner dissociation catalysts, managing water transport, modulating the thickness of the individual layers in the BPM to control salt-ion crossover, and increasing the ion-exchange capacity of the ion-exchange layers in order to amplify the water-dissociation kinetics at the interface.
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
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
jia完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
淡然的中心完成签到 ,获得积分10
1秒前
潮汐发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
3秒前
月月好事完成签到,获得积分10
4秒前
LIN96T发布了新的文献求助10
4秒前
完美世界应助LLLxy采纳,获得10
4秒前
MEEW完成签到,获得积分20
4秒前
4秒前
大胆绮兰发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
善学以致用应助gouqi采纳,获得10
7秒前
潮汐完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
cln发布了新的文献求助10
9秒前
MEEW发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
11秒前
13秒前
美少女壮士完成签到,获得积分10
13秒前
angelis发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
cln完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
平淡的雨文完成签到,获得积分10
17秒前
BeiBei发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
周周好运完成签到,获得积分10
24秒前
Hello应助读书的时候采纳,获得10
24秒前
乐安完成签到 ,获得积分10
25秒前
朴素豪完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
27秒前
28秒前
Thi发布了新的文献求助10
29秒前
高分求助中
【重要!!请各位用户详细阅读此贴】科研通的精品贴汇总(请勿应助) 10000
Plutonium Handbook 1000
Three plays : drama 1000
International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants (Madrid Code) (Regnum Vegetabile) 1000
Semantics for Latin: An Introduction 999
Psychology Applied to Teaching 14th Edition 600
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 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 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4097107
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3634715
关于积分的说明 11521599
捐赠科研通 3345196
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1838487
邀请新用户注册赠送积分活动 906087
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 823435