1.引言水是所有生物生存和发展的最重要资源。与人口的增加同时,对清洁水的需求增加会引起水的稀缺性,并关注世界人口的50%以上。基于最近的发展和变化,人们强调,大约有八分之一的人缺乏安全饮用水的可用性[1]。由于工业快速发展和人类活动的增加,例如使用肥料,农药和杀虫剂,采矿,造纸,金属加工,各种危险的无机污染物和有机污染物被释放到环境中,污染了水并使生态环境危及危险。这些有机污染物降低了水中溶解的氧气的量,危害水生动物和生态系统。因此,必须立即采取行动毫不犹豫地解决环境污染,这威胁了我们的世界和我们的未来[2]。
• Scott Mauger,国家可再生能源实验室 • Mike Ulsh,国家可再生能源实验室 - 临时指派到美国能源部氢能和燃料电池技术办公室 • Emily Hovarth,国家可再生能源实验室 • Elliot Padgett,国家可再生能源实验室 • Samantha Reese,国家可再生能源实验室 • Evan Reznicek,国家可再生能源实验室 • Keith Wipke,国家可再生能源实验室 • Lauren Sittler,国家可再生能源实验室 • Kevin Harrison,国家可再生能源实验室 • Alexey Serov,橡树岭国家实验室 • Brian James,战略分析公司 • Yaset Acevedo,战略分析公司 • Cassidy Houchins,战略分析公司 • Jennie Huya-Kouadio,战略分析公司 • Andy Steinbach,3M • Kathy Ayers,Nel Hydrogen • Corky Mittelsteadt,Plug Power • Karen Swinder-Lyons,Plug Power • Jack Brouwer,加州大学欧文分校 •马克·马蒂亚斯 (Mark Mathias),罗彻斯特大学 • 戴夫·彼得森 (Dave Peterson),美国能源部氢能和燃料电池技术办公室 • 麦肯齐·休伯特 (McKenzie Hubert),美国能源部氢能和燃料电池技术办公室 • 埃里克·米勒 (Eric Miller),美国能源部氢能和燃料电池技术办公室 • 苏尼塔·萨蒂亚帕尔 (Sunita Satyapal),美国能源部氢能和燃料电池技术办公室
氧化还原流量电池是长期,大规模储能应用的有前途的技术。其中,非水氧化还原流量电池(NARFB)代表了变换的流量电池系统,因为NARFBS可能提供的能量密度高于水流电池。然而,NARFB仍然存在许多技术挑战,包括缺乏高性能膜,氧化还原材料的低溶解度以及循环效率不佳。膜在NARFBS中起着重要功能,因为它们可以进行选择性离子运输,同时在驱动器和天主解中提供分离。NARFB膜开发是一个新兴的研究领域,本文回顾了其设计和关键因素,这些因素影响膜特性,包括溶剂摄取,离子运输和氧化还原物种的渗透性。对非水溶液中的膜行为有了更大的了解,为开发NARFB的下一代膜提供了设计原理。最后,我们总结了NARFB的挑战,目标指标和未来观点。
近十年来,为了减少对碳氢化合物燃料的需求,可再生能源得到了大力发展。因此,与化石燃料相比,可再生能源的成本越来越具有竞争力。然而,可再生能源是间歇性的,需要一种存储机制来弥补其间歇性。由于氢的能量密度高,以氢的形式储存能量已被视为主要的储存策略之一。水电解是清洁制氢的主要技术。然而,由于电解槽的资本和运营成本高,通过水电解生产的氢气过于昂贵。需要技术创新来提高水电解槽的性能并降低制氢成本。
摘要:由于富含孔隙和均匀的孔径,金属有机框架(MOF)具有与其他材料相比,具有明显的优势,以实现精确和快速的膜分离。但是,实现超薄水稳定的MOFS膜仍然是一个巨大的挑战。在这里,我们首先报告了二维(2D)单层铝四铝 - (4-羧基苯基)卟啉框架(称为Al-Mof)纳米片的成功去角质。超薄水稳定的al-mof膜是通过使用去角质的纳米片作为构建块来组装的。在达到2.2 mol m -2 h -1 bar -1的水通量时,获得的2D Al -MOF层状膜在研究的无机离子时表现出近100%的排斥率。模拟结果证实了al-mof纳米片域的固有纳米孔域离子/水分离,垂直对齐的孔径通道是水分子的主要传输途径。
1 Wetsus,欧洲可持续水技术卓越中心,荷兰8911 Ma Leeuwarden; ragne.parnamae@wetsus.nl(R.P.); Jan.post@wetsus.nl(J.P。); Michel.saakes@wetsus.nl(M.S.)2 Dipartimento di Ingegneria,Universit - Degli Studi di Palermo,Viale Delle Scienze Ed。6,90128意大利巴勒莫; andrea.culcasi@unipa.it(A.C。); Alessandro.tamburini@unipa.it(A.T。)3 Aquabattery B.V.,Lijnbaan 3C,2352 CK Leiderdorp,荷兰; janwillem.vanegmond@aquabattery.nl(W.J.V.E.); jiajun.cen@aquabattery.nl(J.C。); emil.goosen@aquabattery.nl(例如); David.vermaas@aquabattery.nl(D.A.V.)4伦敦帝国学院,伦敦化学工程系,南肯辛顿校园,伦敦SW7 2AZ,英国5号化学工程系,代尔夫特技术大学,范德尔·马斯维格大学,荷兰范德尔·马斯维格9,2629 HZ DELFT ); Michele.tedesco@wetsus.nl(M.T。)4伦敦帝国学院,伦敦化学工程系,南肯辛顿校园,伦敦SW7 2AZ,英国5号化学工程系,代尔夫特技术大学,范德尔·马斯维格大学,荷兰范德尔·马斯维格9,2629 HZ DELFT); Michele.tedesco@wetsus.nl(M.T。)
提议的主题与“清洁燃料材料挑战”计划非常契合,因为它探索了一种可扩展的解决方案,用于制造具有独特形态和特性的纳米颗粒(电催化剂)。它有助于解决阻碍这一关键技术工业化的材料发现和开发挑战。该项目与 MCF 计划下与不列颠哥伦比亚大学合作的现有项目相一致,并将利用该计划下开发的能力进行材料性能评估。该项目有可能在材料成分以及方法论的某些方面产生知识产权。
对可再生能源的日益重视导致氢和电池研究的研发工作激增。阳极析氧反应 (OER) 周围的密集电化学环境困扰着催化层、基底和多孔传输层的活性和稳定性,最终影响这两个行业。在此,我们报告了电位循环 (PC) 316L 不锈钢毡多孔传输层 (PTL) 用于阴离子交换膜水电解的好处。如 SEM、EDS、XPS、XRD 和拉曼光谱所示,PC 增加了表面粗糙度并通过铁的氧化产生了 CrFe 5 Ni 2 -O x H y 层。在三电极设置中进行的 PC 后测试显示极化电阻下降了约 68%,这反映在其用作阴离子交换膜水电解器 (AEMWE) 中的阳极时的性能上。总体而言,在阳极条件下对 PTL 进行电位循环在 AEMWE 中测试时可提高性能。可以考虑对不锈钢阳极实施这种处理,以提高 AEMWE 性能。
项目历史 更薄的膜和替代催化剂有望提高 PEM 电解器的稳定运行和效率。该项目提高了材料性能并将组件集成在一起,同时利用基本特性来理解和突破设计极限。