Mahmoud, Safe ELdeen M.E.;Youssef, Yehia M.;Hassan, I.;Nosier, Shaaban A.
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제8권3호
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pp.236-243
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2017
A fixed-bed zinc/nickel redox flow battery (RFB) is designed and developed. The proposed cell has been established in the form of a fixed bed RFB. The zinc electrode is immersed in an aqueous NaOH solution (anolyte solution) and the nickel electrode is immersed in the catholyte solution which is a mixture of potassium ferrocyanide, potassium ferricyanide and sodium hydroxide as the supporting electrolyte. In the present work, the electrode area has been maximized to $1500cm^2$ to enforce an increase in the energy efficiency up to 77.02% at a current density $0.06mA/cm^2$ using a flow rate $35cm^3/s$, a concentration of the anolyte solution is $1.5mol\;L^{-1}$ NaOH and the catholyte solution is $1.5mol\;L^{-1}$ NaOH as a supporting electrolyte mixed with $0.2mol\;L^{-1}$ equimolar of potassium ferrocyanide and potassium ferricyanide. The outlined results from this study are described on the basis of battery performance with respect to the current density, velocity in different electrolytes conditions, energy efficiency, voltage efficiency and power of the battery.
We report on the time dependent degradation of cell in dye-sensitized solar cells (DSSC). The photovoltaic performance of DSSC over a period of time was investigated in liquid electrolyte based on triiodide/iodide during six days. It was found that the short circuit current density ($j_{sc}$) of the cell dropped from 9.9 to $7mA/cm^2$ while efficiency (${\eta}$) of the cell decreased from 4.4 to 3.3%. The parameters corresponding to fundamental electronic and ionic processes in a working DSSC are determined from the electrochemical impedance spectrascopy (EIS) at open-circuit potential ($V_{oc}$). EIS study of the DSSC in the this work showed that the electron life time ${\tau}_r$ and chemical capacitance $C_{\mu}$ decreased significantly after six days. It was correlated the $j_{sc}$ and efficiency decreased after six days.
Zhao, Jian Feng;Liang, Yi Fan;Liang, Qian Chaos;Li, Meng Jie;Hu, Jin Yi
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제13권1호
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pp.63-70
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2022
Compared with hydrogen, ammonia has the advantages of high gravimetric hydrogen densities (17.8 wt.%), ease of storage and transportation as a chemical hydrogen storage medium, while its application in small-scale on-site hydrogen production scenarios is limited by the need for complex separation equipment during high purity hydrogen production. Therefore, the study of PEMFC, which can directly utilize ammonia decomposition gas, can greatly expand the application of fuel cells. In this paper, the output characteristics, fuel efficiency and the variation trend of hydrogen concentration and local current density in the anode channel of fuel cell with the output voltage of PEMFC fueled by ammonia decomposition gas were studied by experiment and simulation. The results indicate that the maximum output power of the hybrid fuel decreases by 9.6% compared with that of the pure hydrogen fuel at the same inlet hydrogen equivalent. When the molar concentration of hydrogen in the anode channel is less than 0.12, the output characteristics of PEMFC will be seriously affected. Employing ammonia decomposition gas as fuel, the efficiency corresponding to the maximum output power of PEMFC is approximately 47%, which is 10% lower than the maximum efficiency of pure hydrogen.
In this study, a water electrolysis was studied to investigate the effect of ammonia on current density and H2 gas production. A H type cell with three electrodes was used and KOH solution was used as electrolyte. The conventional platinum foil was used for working electrode, whereas nickel foam was used for counter electrode. CV experiment was performed to see the activity of ammonia oxidation reaction. In addition, CP experiment was done to examine the dependence of Faraday efficiency of hydrogen on current density and NH3 concentration. The CV result shows the 0.5M NH3 concentration required for highest current density and reliable operation. The CP result shows the increased current density leads to higher H2 generation. The higher H2 production and subsequent energy efficiency was observed for 0.5M NH3 using a Pt/13%Rh coil for a cathode as compared to those in water electrolysis.
전기화학적으로 생성되는 $Ag^{2+}$를 사용하는 MEO 공정에 의한 NO 제거에 전류밀도, $AgNO_3$ 농도, 세정 용액의 유속 및 NO-공기 혼합가스 유속이 미치는 영향을 조사하였다. 전류밀도가 증가할수록 NO의 산화 반응 속도 및 제거 효율이 증가하였으며, 0.1 M 이상의 $AgNO_3$ 농도 조건에서 ㅍ 농도가 NO의 제거 효율에 미치는 영향은 무시할 만 하였다. 세정용액의 유속이 증가할수록 NO의 제거효율은 점진적으로 증가한 반면에 NO-공기 혼합가스의 유속이 증가할수록 NO의 제거효율은 점진적으로 감소하였다. 실험 범위 내에서 도출한 최적조건을 적용한 MEO 공정 및 3 M 질산 흡수 공정을 복합적으로 적용하여 NO-공기 혼합가스를 처리하였으며, NO 및 $NO_x$의 제거 효율은 각각 95% 및 63%를 얻었다.
전자 산업의 발전과 함께 휴대폰, 노트북, PDA등과 같은 휴대 정보 전자 기기의 고성능 에너지 공급원으로서 이차전지 산업의 중요성이 높아지고 있다. 이에 따라 리튬이차전지의 핵심부품인 양극재료의 고성능화 및 안전성 확보에 대해 많은 관심이 증대되고 있다. 현재 사용되고 있는 양극재료에는 $LiCoO_2,\;LiMn_2O_4,\;LiNi_xCo_yMn_zO_2,\;LiNi_xCo_yM_zO_2$ (M=Al, Zr, Mg 등) 등이 있으며, 그중 가장 대표적으로 사용되고 있는 물질은 $LiCoO_2$이다. 그러나 $LiCoO_2$가 가지고 있는 용량적 한계 및 안전성 문제로 인하여 $LiCoO_2$의 성능 개선 및 3성분계, 올리빈계와 같은 대체물질의 개발에 대한 연구가 활발히 진행중이다. 특히 산화물($M_xO_3$)을 이용한 활물질 표면처리와 같은 성능개선 및 안전성 확보연구는 국내 및 국외에서 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 $LiCoO_2$의 표면처리 과정에서 불균일 코팅된 산화물의 탈리 및 이의 응집에 의한 침전물 생성 및 표면처리량의 증가에 따른 전지에서의 부작용에 대하여 분석하고, 이와 같은 문제점을 개선하기 위해 코팅량 조정 및 표면처리 공정의 혼합, 건조, 소성 조건 등과 같은 신공정에 대한 연구와 전기화학적 특성 고찰을 실시하였다.
In order to improve current efficiency and decrease energy consumption in the electrosynthesis of ammonium persulfate, electrolytic properties of four cation exchange membranes, namely, the $JCM-II^{(R)}$ membrane, $Nafion^{(R)}$ 324 membrane CMI-$7000^{(R)}$ membrane and a self-made perfluorosulfonic ion exchange membrane (PGN membrane) were investigated using a sintered platinized titanium anode and a Pb-Sb-Sn alloy cathode in a self-made electrolytic cell. The effect of cell voltage and electrolyte flow rate on the current efficiency and the energy consumption were investigated. The results indicated that the PGN membrane could improve current efficiency to 94.85% and decrease energy consumption to $1119kWh\;t^{-1}$ (energy consumption per ton of the ammonium persulfate generated) under the optimal operating conditions and the highest current efficiency of the $JCM-II^{(R)}$ membrane, $Nafion^{(R)}$ 324 membrane and CMI-$7000^{(R)}$ membrane were 80.73%, 77.76% and 73.22% with their lowest energy consumption of $1323kWh\;t^{-1}$, $1539kWh\;t^{-1}$ and $2256kWh\;t^{-1}$, respectively. The PGN membrane has the advantages of high current efficiency and energy power consumption and has sufficient mechanical strength with the reinforced mesh. Therefore the PGN membrane will has good value in popularization in the industrial electrosynthesis of ammonium persulfate in the future.
Spiral-wound woven wire meshes packed bed rotating cylinder electrode was used for the simultaneous removal of cadmium (Cd) and copper (Cu) from a binary solution. The effects of weight percent of each metal on the removal and current efficiencies were studied at an operating current of 345A, while the effect of current on the removal efficiency of both metals was investigated at three levels of current (240, 345.and 400 mA). The experiments were carried out at constant rotation speed 800 rpm, pH = 3, and a total concentration of metals (500 ppm). The results showed that the removal efficiency of copper increased from 89% to 99.4% as its weight percent increased from 20% to100%. In a similar fashion, the removal efficiency of cadmium increased from 81% to 97% as its weight percent increased from 20% to100%. The results confirmed that the removal efficiency of any metals declined in the presence of the other. Increasing of current resulted in increasing the removal efficiency of both metals at different weight percents. The results confirmed that current efficiencies for removing of copper and cadmium simultaneously decline with increasing of electrolysis time and weight percent of cadmium or with decreasing the weight percent of copper. Current efficiency was higher at the initial stage of electrolysis for all weight percents of metals. The results showed that the decay of copper concentration was exponential at all weight percents of copper, confirming that the electrodeposition of copper is under mass transfer control in the presence of cadmium. While the decay of cadmium concentration was linear at lower weight percent of cadmium then changed to an exponential behavior at high weight percent of cadmium in the presence of copper.
A new treatment of LiV$_3$O$_{8}$ has beer proposed for improving its electrochemical behavior as a cathode material secondary lithium batteries. Early in its development, the preparation method of LiV$_3$O$_{8}$ strongly influenced its electrochemical properties, such as discharge capacity, rate capability and cycling efficiency. In the present experiment, a new synthesis route has been applied to obtain LiV$_3$O$_{8}$ . Instead of the conventional high temperature technique leading to the crystalline form, a solution technique producing the amorphous form has been used. This material, after dehydration, shows an electrochemical performance exceeding that of the crystalline one. These measurements showed that the ultrasonic treatment process of crystalline LiV$_3$O$_{8}$ causes a decrease in crystallinity and considerable increases in specific surface area and interlayer spacing. So the ultrasonic method provides a convenient means for improving the electrochemical behavior of LiV$_3$O$_{8}$ as a cathode material for secondary lithium batteries.batteries.
Jana, Jayasmita;Ngo, Yen-Linh Thi;Chung, Jin Suk;Hur, Seung Hyun
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제11권3호
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pp.220-237
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2020
Modern electrochemical energy devices involve generation and reduction of fuel gases through electrochemical reactions of water splitting, alcohol oxidation, oxygen reduction, etc. Initially, these processes were executed in the presence of noble metal-based catalyst that showed low overpotential and high current density. However, its high cost, unavailability, corrosion and related toxicity limited its application. The search for alternative with high stability, durability, and efficiency led scientists towards carbon nanoparticles supported catalysts which has high surface area, good electrical conductivity, tunable morphology, low cost, ease of synthesis and stability. Carbon nanoparticles are classified into two groups based on morphology, one and zero dimensional particles. Carbon nanoparticles at zero dimension, denoted as carbon dots, are less used carbon support compared to other forms. However, recently carbon dots with improved electronic properties have become popular as catalyst as well as catalyst support. This review focused on the recent advances in electrocatalytic activities of carbon dots. The mechanisms of common electrocatalytic reactions and the role of the catalysts are also discussed. The review also proposed future developments and other research directions to overcome current limitations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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