The role of ionic blockades in controlling the efficiency of energy recovery in forward bias bipolar membranes

过电位 电解质 极化(电化学) 浓差极化 电化学 离子键合 能量转换 电化学能量转换 化学物理 化学 材料科学 纳米技术 电极 离子 热力学 物理 有机化学 物理化学 生物化学
作者
Wei Lun Toh,Hieu Q. Dinh,An T. Chu,Ethan R. Sauvé,Yogesh Surendranath
出处
期刊:Nature Energy [Nature Portfolio]
卷期号:8 (12): 1405-1416 被引量:38
标识
DOI:10.1038/s41560-023-01404-7
摘要

Limited understanding exists about the operation of bipolar membranes (BPMs) in forward bias to convert protonic gradients into electrical work, despite their emerging role in many electrochemical devices. In these device contexts, the BPM is typically exposed to complex electrolyte mixtures, but their impact on polarization remains poorly understood. Here we develop a mechanistic model explaining the forward bias polarization behaviour of BPMs in mixed electrolytes with different acidities/basicities. This model invokes that weak acids/bases accumulate in the BPM and impose an ionic blockade that inhibits the recombination of stronger acids/bases, resulting in a substantial neutralization overpotential. We demonstrate the utility of our model for fuel cells and redox flow batteries and introduce two materials design strategies for mitigating this inhibition. Lastly, we apply our findings to enhance the energy efficiency of carbonate management in CO2 electrolysers. This work highlights how non-equilibrium local environments at membrane–membrane interfaces can define the efficiency of protonic-to-electrical energy conversion. Bipolar membranes are increasingly being applied in a variety of electrochemical devices, yet understanding of how they operate in complex electrolyte environments is still limited. Here the authors outline a mechanistic model to explain the behaviour of bipolar membranes in forward bias polarization in mixed electrolytes.
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
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
1秒前
阿西吧完成签到,获得积分10
1秒前
充电宝应助追寻麦片采纳,获得10
1秒前
2秒前
刘佳慧发布了新的文献求助10
2秒前
瘦瘦毛豆发布了新的文献求助10
3秒前
琪琪扬扬发布了新的文献求助10
3秒前
Kao应助beleve采纳,获得10
5秒前
5秒前
泽ze发布了新的文献求助30
6秒前
科研通AI6.3应助刘佳慧采纳,获得10
7秒前
无花果应助细心的黎昕采纳,获得10
7秒前
在水一方应助Liiiii采纳,获得10
8秒前
young完成签到,获得积分10
8秒前
帅气的忻完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
11秒前
朴素凝冬发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
Arthas发布了新的文献求助10
12秒前
smile123发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
QingSun1发布了新的文献求助10
14秒前
tooty发布了新的文献求助10
15秒前
小cc发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
寻雯静应助雪山飞龙采纳,获得10
17秒前
mistylex完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
19秒前
AAA完成签到,获得积分10
19秒前
xuedan发布了新的文献求助10
20秒前
科研通AI6.4应助西瓜霜采纳,获得10
20秒前
逆旅淹留完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
22秒前
杨璇发布了新的文献求助50
22秒前
瑶瑶发布了新的文献求助10
23秒前
Aime发布了新的文献求助10
24秒前
符雁发布了新的文献求助10
24秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Resistance Spot Welding Dataset for Automobile Body-in-White Quality Analysis 748
日本現代怪異事典 副読本 700
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 650
Machine Learning for Asset Management and Pricing 600
Numerical analysis of the coupled atmosphere-ocean models (CAO II). II 600
Models for the coupled atmosphere and ocean 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7390305
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8996637
关于积分的说明 19146192
捐赠科研通 7027010
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3228820
关于科研通互助平台的介绍 2391079
邀请新用户注册赠送积分活动 2210201