Nature.comን ስለጎበኙ እናመሰግናለን። የሚጠቀሙበት የአሳሽ ስሪት የተወሰነ የCSS ድጋፍ አለው። ለተሻለ ውጤት፣ የአሳሽዎን አዲስ ስሪት እንዲጠቀሙ እንመክራለን (ወይም በኢንተርኔት ኤክስፕሎረር ውስጥ የተኳኋኝነት ሁነታን ያሰናክሉ)። ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ ቀጣይነት ያለው ድጋፍ ለማረጋገጥ፣ ጣቢያውን ያለ ቅጥ ወይም ጃቫስክሪፕት እያሳየን ነው።
የካርቦን ዳይኦክሳይድን ወደ ፎርሚክ አሲድ የሚወስደውን ኤሌክትሮኬሚካል መቀነስ የካርቦን ዳይኦክሳይድ አጠቃቀምን ለማሻሻል ተስፋ ሰጪ መንገድ ሲሆን እንደ ሃይድሮጂን ማከማቻ መካከለኛ ሆኖ ሊያገለግል ይችላል። በዚህ ሥራ ውስጥ፣ ከካርቦን ዳይኦክሳይድ የሚወጣውን ፎርሚክ አሲድ በቀጥታ ለኤሌክትሮኬሚካል ውህደት የዜሮ ክፍተት ሽፋን ኤሌክትሮድ የመገጣጠሚያ አርክቴክቸር ተዘጋጅቷል። ቁልፍ የቴክኖሎጂ እድገት የተቦረቦረው የካሽን ልውውጥ ሽፋን ሲሆን፣ ይህም ወደፊት በሚታጠፍ ባይፖላር ሽፋን ውቅር ውስጥ ጥቅም ላይ ሲውል፣ በሜምብሬን በይነገጽ ላይ የተፈጠረው ፎርሚክ አሲድ እስከ 0.25 ሜ ዝቅተኛ በሆነ ክምችት ውስጥ በአኖዲክ ፍሰት መስክ እንዲፈናቀል ያስችለዋል። በአኖድ እና በካቶድ መካከል ተጨማሪ የሳንድዊች ክፍሎች ከሌሉ ጽንሰ-ሀሳቡ ነባር የባትሪ ቁሳቁሶችን እና ዲዛይኖችን በነዳጅ ሴሎች እና በሃይድሮጂን ኤሌክትሮላይዝስ ውስጥ የተለመዱትን ለመጠቀም ያለመ ሲሆን ይህም ወደ መስፋፋት እና ለንግድ ፈጣን ሽግግር ያስችላል። በ25 ሴ.ሜ 2 ሴል ውስጥ፣ የተቦረቦረው የካሽን ልውውጥ ሽፋን ውቅር በ<2 V እና 300 mA/cm2 ላይ ለፎርሚክ አሲድ >75% የፋራዴይ ቅልጥፍናን ይሰጣል። ከሁሉም በላይ ደግሞ፣ በ200 mA/cm2 ላይ የተደረገው የ55 ሰዓት የመረጋጋት ሙከራ የተረጋጋ የፋራዴይ ቅልጥፍና እና የሴል ቮልቴጅ አሳይቷል። የቴክኖ-ኢኮኖሚ ትንተና በአሁኑ ጊዜ በፎርሚክ አሲድ የማምረት ዘዴዎች የወጪ እኩልነትን ለማሳካት መንገዶችን ለማሳየት ጥቅም ላይ ይውላል።
ታዳሽ የኤሌክትሪክ ኃይልን በመጠቀም የካርቦን ዳይኦክሳይድን ወደ ፎርሚክ አሲድ የሚቀንስ ኤሌክትሮኬሚካል ቅነሳ ከባህላዊ የቅሪተ አካል ነዳጅ ላይ ከተመሰረቱ ዘዴዎች ጋር ሲነጻጸር እስከ 75%1 የምርት ወጪዎችን እንደሚቀንስ ታይቷል። በጽሑፎቹ 2,3 ላይ እንደተገለጸው፣ ፎርሚክ አሲድ ሃይድሮጂንን ለማከማቸት እና ለማጓጓዝ ከውጤታማ እና ኢኮኖሚያዊ መንገድ ጀምሮ ለኬሚካል ኢንዱስትሪ4,5 ወይም ለባዮማስ ኢንዱስትሪ6 የሚሆን የመኖ ክምችት ሰፋ ያለ አፕሊኬሽኖች አሉት። ፎርሚክ አሲድ ሜታቦሊዝም ምህንድስናን በመጠቀም ወደ ዘላቂ የጄት ነዳጅ መካከለኛዎች ለመቀየር እንደ መኖ ክምችት ተለይቷል። የፎርሚክ አሲድ ኢኮኖሚክስ1,9 እድገትን ተከትሎ፣ በርካታ የምርምር ስራዎች የካቴላይት ምርጫን በማመቻቸት ላይ አተኩረዋል። ሆኖም፣ ብዙ ጥረቶች በዝቅተኛ የአሁኑ እፍጋት (<50 mA/cm2) ላይ በሚሰሩ ትናንሽ የኤች-ሴሎች ወይም ፈሳሽ ፍሰት ሴሎች ላይ ማተኮራቸውን ቀጥለዋል። ወጪዎችን ለመቀነስ፣ የንግድ ሥራን ለማሳካት እና ቀጣይ የገበያ ዘልቆ መግባትን ለመጨመር፣ የኤሌክትሮኬሚካል ካርቦን ዳይኦክሳይድ ቅነሳ (CO2R) በከፍተኛ የአሁኑ ጥግግት (≥200 mA/cm2) እና የፋራዴይ ቅልጥፍና (FE)17 መከናወን አለበት፣ የቁሳቁስ አጠቃቀምን ከፍ ለማድረግ እና ከቴክኖሎጂ የነዳጅ ሴሎች እና የውሃ ኤሌክትሮላይሲስ የባትሪ ክፍሎችን መጠቀም የCO2R መሳሪያዎች የደረጃ 18 ኢኮኖሚዎችን እንዲጠቀሙ ያስችላቸዋል። በተጨማሪም፣ የምርት አጠቃቀምን ለመጨመር እና ተጨማሪ የታችኛው ሂደትን ለማስቀረት፣ ፎርሚክ አሲድ እንደ የመጨረሻ ምርት ጥቅም ላይ መዋል አለበት ጨዎችን 19 ከማድረግ ይልቅ።
በዚህ አቅጣጫ፣ በቅርብ ጊዜ በኢንዱስትሪ ደረጃ ተዛማጅነት ያላቸውን የCO2R ፎርማት/ፎርሚክ አሲድ ላይ የተመሠረተ የጋዝ ስርጭት ኤሌክትሮድ (GDE) መሳሪያዎችን ለማዘጋጀት ጥረቶች ተደርገዋል። በፈርናንዴዝ-ካሶ እና ሌሎች 20 የተደረገ አጠቃላይ ግምገማ የCO2ን ወደ ፎርሚክ አሲድ/ፎርማት ቀጣይነት ለመቀነስ ሁሉንም የኤሌክትሮኬሚካል ሴል ውቅሮች ያጠቃልላል። በአጠቃላይ፣ ሁሉም ነባር ውቅሮች በሦስት ዋና ዋና ምድቦች ሊከፈሉ ይችላሉ፡ 1. ፍሰት-በማድረግ catholytes19,21,22,23,24,25,26,27, 2. ነጠላ ሽፋን (የኬሽን ልውውጥ ሽፋን (CEM)28 ወይም የአኒዮን ልውውጥ ሽፋን (AEM)29 እና ​​3. የሳንድዊች ውቅር15,30,31,32። የእነዚህ ውቅሮች ቀለል ያሉ የመስቀል ክፍሎች በምስል 1a ውስጥ ይታያሉ። ለካቶሊቱ የፍሰት ውቅር፣ በሽፋን እና በGDE ካቶድ መካከል የኤሌክትሮላይት ክፍል ይፈጠራል። የፍሰት-በማድረግ catholyte በካታቶድ ንብርብር ውስጥ የአዮን ቻናሎችን ለመፍጠር ጥቅም ላይ ይውላል፣ ምንም እንኳን የቅርጽ ምርጫን የመቆጣጠር ፍላጎቱ ቢከራከርም34። ሆኖም፣ ይህ ውቅር በቼን እና ሌሎች ጥቅም ላይ ውሏል። በ1.27 ሚሜ ውፍረት ባለው የካርቦኔት ንጣፍ ላይ የSnO2 ካቶድ በመጠቀም፣ እስከ 90% FE 35 በ500 mA/cm2 ላይ። ወፍራም ካቶሊት ጥምረት ተገኝቷል። ንብርብር እና የተገላቢጦሽ ባይፖላር ሽፋን (BPM) የአዮኖችን ዝውውር የሚገድብ ሲሆን ይህም የ6 ቮ የአሠራር ቮልቴጅ እና የ15% የኃይል ቆጣቢነት ይሰጣል። የኢነርጂ ቅልጥፍናን ለማሻሻል፣ ሊ እና ሌሎች፣ አንድ የCEM ውቅር በመጠቀም፣ በ51.7 mA/cm2 ክፍልፋይ የአሁን ጥግግት ላይ 93.3% FE 29 አግኝተዋል። ዲያዝ-ሳይንዝ እና ሌሎች 28 በ45 mA/cm2 የአሁኑ ጥግግት ላይ አንድ የCEM ሽፋን ያለው የማጣሪያ ፕሬስ ተጠቅመዋል። ሆኖም፣ ሁሉም ዘዴዎች ከሚመረጠው ምርት ፎርሚክ አሲድ ይልቅ ፎርማት አመርተዋል። ከተጨማሪ የማቀነባበሪያ መስፈርቶች በተጨማሪ፣ በCEM ውቅሮች ውስጥ፣ እንደ KCOOH ያሉ ቅርጸቶች በGDE እና ፍሰት መስክ ውስጥ በፍጥነት ሊከማቹ ይችላሉ፣ ይህም የትራንስፖርት ገደቦችን እና በመጨረሻም የሕዋስ ውድቀትን ያስከትላል።
ሦስቱ በጣም ታዋቂ የCO2R ን ከፎርማት/ፎርሚክ አሲድ ልወጣ መሣሪያ ውቅሮች እና በዚህ ጥናት ውስጥ ከቀረቡት አርክቴክቸር ጋር ማወዳደር። ለ ለካቶሊት ውቅሮች፣ ለሳንድዊች ውቅሮች፣ በሥነ-ጽሑፍ ውስጥ ነጠላ የCEM ውቅሮች (በተጨማሪ ሠንጠረዥ S1 ላይ እንደሚታየው) እና ለሥራችን አጠቃላይ የአሁኑን እና የቅርጽ/ፎርሚክ አሲድ ምርትን ማወዳደር። ክፍት ምልክቶች የቅርጽ መፍትሄ ምርትን ያመለክታሉ፣ እና ጠንካራ ምልክቶች የፎርሚክ አሲድ ምርትን ያመለክታሉ። *በአኖድ ላይ ሃይድሮጂንን በመጠቀም ውቅር ይታያል። ሐ ወደፊት ባየሽ ሁነታ ላይ የሚሰራ ቀዳዳ ያለው የኬሽን ልውውጥ ንብርብር ያለው የተቀናጀ ባይፖላር ሽፋን በመጠቀም የዜሮ ክፍተት MEA ውቅር።
የፎርማት መፈጠርን ለመከላከል፣ ፕሮኢቶ እና ሌሎች 32 የተበታተነ ውሃ በንብርብሩ ውስጥ የሚፈስበትን ያልተከፈለ የማጣሪያ ፕሬስ ውቅር ተጠቅመዋል። ስርዓቱ በአሁኑ የ50–80 mA/cm2 ጥግግት ክልል ውስጥ >70% CE ማሳካት ይችላል። በተመሳሳይ፣ ያንግ እና ሌሎች 14 የፎርሚክ አሲድ መፈጠርን ለማበረታታት በCEM እና AEM መካከል ጠንካራ ኤሌክትሮላይት መሃከል ንብርብር እንዲጠቀሙ ሐሳብ አቅርበዋል። ያንግ እና ሌሎች 31,36 በ200 mA/cm2 ሴል ውስጥ በ5 ሴ.ሜ 2 ሴል ውስጥ 91.3% FE አግኝተዋል፣ ይህም 6.35 wt% ፎርሚክ አሲድ መፍትሄ አስገኝቷል። ዢያ እና ሌሎችም ተመሳሳይ ውቅር በመጠቀም፣ 83% የካርቦን ዳይኦክሳይድ (CO2) ወደ ፎርሚክ አሲድ FE መለወጥ በ200 mA/cm2 ተገኝቷል፣ እና የስርዓቱ ዘላቂነት ለ100 ሰዓታት ከ30 ደቂቃዎች ተፈትኗል። አነስተኛ መጠን ያላቸው ውጤቶች ተስፋ ሰጪ ቢሆኑም፣ የቀዳዳ አዮን ልውውጥ ሙጫዎች ወጪ መጨመር እና ውስብስብነት የንብርብር ውቅሮችን ወደ ትላልቅ ስርዓቶች (ለምሳሌ፣ 1000 ሴ.ሜ 2) ለመለካት አስቸጋሪ ያደርገዋል።
የተለያዩ ዲዛይኖችን የተጣራ ውጤት በዓይነ ሕሊናችን ለማየት፣ ቀደም ሲል የተጠቀሱትን ስርዓቶች በሙሉ በkWh ውስጥ የቅርጽ/ፎርሚክ አሲድ ምርትን በkWh አስመዝግበን በስእል 1ለ ላይ ገልጸናል። እዚህ ላይ ካትሆሊት ወይም ኢንተርላይየር የያዘ ማንኛውም ስርዓት አፈፃፀሙን በዝቅተኛ የአሁን ጥግግት ላይ እንደሚያሳድግ እና በከፍተኛ የአሁን ጥግግት ላይ እንደሚቀንስ ግልፅ ነው፣ የኦሚክ ገደብ የሴል ቮልቴጅን ሊወስን ይችላል። ከዚህም በላይ፣ ኃይል ቆጣቢው የCEM ውቅር በkWh ውስጥ ከፍተኛውን የሞላር ፎርሚክ አሲድ ምርት ቢሰጥም፣ የጨው ክምችት በከፍተኛ የአሁን ጥግግት ላይ ፈጣን የአፈጻጸም መበላሸት ሊያስከትል ይችላል።
ቀደም ሲል የተብራሩትን የውድቀት ሁነታዎች ለመቀነስ፣ የተቦረቦረ የካሽን ልውውጥ ሽፋን (PCEM) ያለው የተቀናጀ ወደፊት የተጠላለፈ BPM የያዘ የሜምብሬን ኤሌክትሮድ ስብሰባ (MEA) አዘጋጅተናል። አርክቴክቸሩ በምስል 1ሐ ላይ ይታያል። ሃይድሮጂን (H2) ፕሮቶኖችን በሃይድሮጂን ኦክሳይድ ምላሽ (HOR) በኩል ለማመንጨት ወደ አኖድ ውስጥ ይገባል። በካቶድ የሚፈጠሩ ፎርሜሽን አዮኖች በAEM ውስጥ እንዲያልፉ፣ ከፕሮቶኖች ጋር በማጣመር በBPM በይነገጽ እና በCEM መካከል ባሉ ቀዳዳዎች ፎርሚክ አሲድ እንዲፈጥሩ እና ከዚያም በGDE አኖድ እና ፍሰት መስክ በኩል እንዲወጡ የሚያስችል የPCEM ንብርብር በBPM ስርዓት ውስጥ ይገባል። ይህንን ውቅር በመጠቀም፣ በ<2 V> እና በ25 ሴ.ሜ 2 የሴል አካባቢ 300 mA/cm2 >75% FE ፎርሚክ አሲድ አግኝተናል። ከሁሉም በላይ ደግሞ ዲዛይኑ ለነዳጅ ሴል እና ለውሃ ኤሌክትሮላይዝስ ተክሎች በንግድ የሚገኙ ክፍሎችን እና የሃርድዌር አርክቴክቸሮችን ይጠቀማል፣ ይህም ለመጠን ፈጣን ጊዜ እንዲኖር ያስችላል። የካቶሊት ውቅሮች የካትሆሊት ፍሰት ክፍሎችን ይይዛሉ፣ ይህም በጋዝ እና በፈሳሽ ደረጃዎች መካከል የግፊት አለመመጣጠን ሊያስከትል ይችላል፣ በተለይም በትላልቅ የሴል ውቅሮች ውስጥ። ቀዳዳ ያላቸው የፈሳሽ ፍሰት ንብርብሮች ላሏቸው የሳንድዊች መዋቅሮች፣ በመካከለኛው ንብርብር ውስጥ የግፊት ጠብታ እና የካርቦን ዳይኦክሳይድ ክምችትን ለመቀነስ ቀዳዳ ያለው መካከለኛ ንብርብርን ለማመቻቸት ከፍተኛ ጥረት ያስፈልጋል። እነዚህ ሁለቱም የሴሉላር ግንኙነቶችን ወደ መስተጓጎል ሊያመሩ ይችላሉ። እንዲሁም በትላልቅ ደረጃዎች ነጻ የሆኑ ቀጭን ቀዳዳ ያላቸው ንብርብሮችን ማምረት አስቸጋሪ ነው። በተቃራኒው፣ የታቀደው አዲስ ውቅር የፍሰት ክፍል ወይም መካከለኛ ንብርብር የሌለው ዜሮ-ክፍተት MEA ውቅር ነው። ከሌሎች ነባር ኤሌክትሮኬሚካል ሴሎች ጋር ሲነጻጸር፣ የቀረበው ውቅር ልዩ የሆነው ሊሰፋ የሚችል፣ ኃይል ቆጣቢ፣ ዜሮ-ክፍተት ውቅር ውስጥ የፎርሚክ አሲድ ቀጥተኛ ውህደትን ስለሚፈቅድ ነው።
የሃይድሮጂን ዝግመተ ለውጥን ለመግታት፣ ትላልቅ የCO2 ቅነሳ ጥረቶች ከፍተኛ የሞላር ክምችት ኤሌክትሮላይቶች (ለምሳሌ፣ 1-10 M KOH) ጋር በማጣመር የMEA እና AEM ሽፋን ውቅሮችን ተጠቅመዋል (ለምሳሌ፣ 1-10 M KOH) በካቶድ ላይ የአልካላይን ሁኔታዎችን ለመፍጠር። በእነዚህ ውቅሮች፣ በካቶድ ላይ የተፈጠሩ የቅርጽ አየኖች እንደ አሉታዊ ኃይል ያላቸው ዝርያዎች በሽፋኑ ውስጥ ያልፋሉ፣ ከዚያም KCOOH ይፈጠራል እና በአኖዲክ KOH ዥረት በኩል ከስርዓቱ ይወጣል። ምንም እንኳን የቅርጽ FE እና የሴል ቮልቴጅ መጀመሪያ ላይ በምስል 2ለ ላይ እንደሚታየው ተስማሚ ቢሆኑም፣ የመረጋጋት ሙከራ በ10 ሰዓታት ውስጥ FE በግምት 30% እንዲቀንስ አድርጓል (ምስል S1a–c)። 1 M KOH አኖላይት መጠቀም በአልካላይን ኦክሲጅን ዝግመተ ለውጥ ምላሽ (OER) ስርዓቶች37 ውስጥ የአኖዲክ ከመጠን በላይ ቮልቴጅን ለመቀነስ እና በካቶድ ካቴላይት አልጋ33 ውስጥ የአዮን ተደራሽነትን ለማግኘት ወሳኝ መሆኑን ልብ ሊባል ይገባል። የአኖላይት ክምችት ወደ 0.1 M KOH ሲቀንስ፣ የሴል ቮልቴጅ እና የፎርሚክ አሲድ ኦክሳይድ (የፎርሚክ አሲድ መጥፋት) ይጨምራሉ (ምስል S1d)፣ ይህም የዜሮ ድምር ልውውጥን ያሳያል። የፎርሜት ኦክሳይድ መጠን በአጠቃላይ የጅምላ ሚዛን በመጠቀም ተገምግሟል፤ ለተጨማሪ ዝርዝሮች “ዘዴዎች” የሚለውን ክፍል ይመልከቱ። MEA እና ነጠላ CEM ሽፋን ውቅሮችን በመጠቀም ያለው አፈፃፀምም ተጠንቷል፣ እና ውጤቶቹ በምስል S1f,g ላይ ይታያሉ። ከካቶድ የተሰበሰበው የFE ቅርጸት በሙከራው መጀመሪያ ላይ በ200 mA/cm2 >60% ነበር፣ ነገር ግን ቀደም ሲል በተብራራው የካቶድ ጨው ክምችት ምክንያት በሁለት ሰዓታት ውስጥ በፍጥነት ወድሟል (ምስል S11)።
በካቶድ ላይ CO2R ያለው የዜሮ ክፍተት MEA ንድፍ፣ በአኖድ ላይ የሃይድሮጂን ኦክሳይድ ምላሽ (HOR) ወይም OER እና በመካከላቸው አንድ የAEM ሽፋን። b FE እና ለዚህ ውቅር የሴል ቮልቴጅ በ1 M KOH እና OER በአኖድ ላይ የሚፈሰው። የስህተት አሞሌዎች የሶስት የተለያዩ መለኪያዎች መደበኛ መዛባትን ይወክላሉ። በአኖድ ላይ በFE እና በስርዓት ሴል ቮልቴጅ H2 እና HOR። የተለያዩ ቀለሞች የፎርሜት እና የፎርሚክ አሲድ ምርትን ለመለየት ያገለግላሉ። d BPM ያለው የMEA ንድፍ ንድፍ በመሃል ላይ ወደፊት ተንቀሳቅሷል። FE እና የባትሪ ቮልቴጅ ከ200 mA/cm2 ባለው ጊዜ ጋር ሲነጻጸር ይህንን ውቅር በመጠቀም። f አጭር ሙከራ ከተደረገ በኋላ ወደፊት-አድልዎ ያለው BPM MEA የመስቀል-ክፍል ምስል።
ፎርሚክ አሲድ ለማምረት፣ ሃይድሮጂን በአኖድ ላይ ወዳለው Pt-on-carbon (Pt/C) ካቴላይት ይቀርባል። በምስል 2d ላይ እንደሚታየው፣ በአኖድ ላይ ወደፊት የሚሄድ BPM የሚያመነጭ ፕሮቶኖችን የሚያመነጭ ቀደም ሲል ፎርሚክ አሲድ ለማምረት ተፈትኗል። የቢፒኤም ማስተካከያ ክፍል በ200 mA/cm2 ጅረት ላይ ከ40 ደቂቃዎች በኋላ ከስራ በኋላ አልተሳካም፣ ከ5 V በላይ የቮልቴጅ ጭማሪ ጋር አብሮ (ምስል 2e)። ከሙከራ በኋላ፣ በሲኢኤም/ኤኢኤም በይነገጽ ላይ ግልጽ የሆነ ዲላሚኔሽን ታይቷል። ከፎርሜቴ በተጨማሪ፣ እንደ ካርቦኔት፣ ባይካርቦኔት እና ሃይድሮክሳይድ ያሉ አኒዮኖች በኤኢኤም ሽፋን ውስጥ ማለፍ እና በሲኢኤም/ኤኢኤም በይነገጽ ላይ ከፕሮቶኖች ጋር ምላሽ በመስጠት የCO2 ጋዝ እና ፈሳሽ ውሃ ማምረት ይችላሉ፣ ይህም ወደ BPM ዲላሚኔሽን (ምስል 2f) እና በመጨረሻም ወደ ሴል ውድቀት ይመራል።
ከላይ በተጠቀሰው ውቅር የአፈጻጸም እና የውድቀት ዘዴዎች ላይ በመመስረት፣ በምስል 1c ላይ እንደሚታየው እና በምስል 3a38 ላይ በዝርዝር የተገለጸ አዲስ የMEA አርክቴክቸር ቀርቧል። እዚህ፣ የPCEM ንብርብር ከCEM/AEM በይነገጽ ፎርሚክ አሲድ እና አኒየኖች እንዲፈልሱ መንገድ ይሰጣል፣ በዚህም የቁሱ ክምችት ይቀንሳል። በተመሳሳይ ጊዜ፣ የPCEM የመሃል መንገድ ፎርሚክ አሲድን ወደ ስርጭት መካከለኛ እና ፍሰት መስክ ይመራል፣ ይህም የፎርሚክ አሲድ ኦክሳይድ እድልን ይቀንሳል። የፖላራይዜሽን ውጤቶች በምስል 3ለ ላይ ይታያሉ። እንደተጠበቀው፣ አጠቃላይ የሴል ቮልቴጅ በAEM ውፍረት እየጨመረ ቢጨምርም፣ ወፍራም AEM መጠቀም የፎርሚክ አሲድ ጀርባ ስርጭትን ይከላከላል፣ በዚህም የካቶድ ፒኤች ይጨምራል እና የH2 ምርትን ይቀንሳል (ምስል 3c–e)።
የMEA መዋቅር ከ AEM እና ከተቦረቦረ CEM እና ከተለያዩ ፎርሚክ አሲድ የመጓጓዣ መንገዶች ጋር የሚያሳይ ምሳሌ። b የሴል ቮልቴጅ በተለያዩ የአሁኑ ጥግግቶች እና የተለያዩ የ AEM ውፍረት። በ EE ውስጥ በተለያዩ የአሁኑ ጥግግቶች 80 μm (መ) 40 μm፣ e) 25 μm የ AEM ውፍረት ያላቸው። የስህተት አሞሌዎች ከሶስት የተለያዩ ናሙናዎች የተለኩ መደበኛ መዛባትን ይወክላሉ። f የፎርሚክ አሲድ ክምችት እና የፒኤች እሴት በተለያዩ የ AEM ውፍረትዎች በ CEM/AEM በይነገጽ የማስመሰል ውጤቶች። f ፒሲ እና ፒኤች በተለያዩ የ AEM ፊልም ውፍረትዎች ባለው የካቶድ ንብርብር ውስጥ። g የፎርሚክ አሲድ ክምችት ባለ ሁለት ገጽታ ስርጭት ከ CEM/AEM በይነገጽ እና ቀዳዳ ጋር።
ምስል S2 የፖይሰን-ኔርንስት-ፕላንክ ፋይኒት ኤለመንት ሞዴሊንግን በመጠቀም በMEA ውፍረት ላይ የፎርሚክ አሲድ ክምችት እና ፒኤች ስርጭትን ያሳያል። በዚህ በይነገጽ ላይ ፎርሚክ አሲድ ስለሚፈጠር ከፍተኛው የፎርሚክ አሲድ ክምችት፣ 0.23 ሞል/ሊ፣ በCEM/AEM በይነገጽ ላይ መታየቱ አያስደንቅም። የAEM ውፍረት ሲጨምር በAEM በኩል ያለው የፎርሚክ አሲድ ክምችት በፍጥነት ይቀንሳል፣ ይህም የጅምላ ዝውውርን የመቋቋም አቅም እና በጀርባ ስርጭት ምክንያት የሚቀንስ የፎርሚክ አሲድ ፍሰትን ያሳያል። ምስሎች 3 f እና g በቅደም ተከተል በጀርባ ስርጭት እና በፎርሚክ አሲድ ክምችት ባለ ሁለት ገጽታ ስርጭት ምክንያት የሚከሰተውን የ pH እና የፎርሚክ አሲድ እሴቶችን በካቶድ ካቶድ ካቴላይት አልጋ ውስጥ ያሳያሉ። የAEM ሽፋን ቀጭን በተደረገ ቁጥር፣ በካቶድ አቅራቢያ ያለው የፎርሚክ አሲድ ክምችት ከፍ ያለ ሲሆን የካቶድ ፒኤች ደግሞ አሲድ ይሆናል። ስለዚህ፣ ወፍራም የAEM ሽፋኖች ከፍተኛ የኦሚክ ኪሳራዎችን ቢያመጡም፣ የፎርሚክ አሲድ ወደ ካቶድ ጀርባ እንዳይሰራጭ ለመከላከል እና የFE ፎርሚክ አሲድ ስርዓትን ከፍተኛ ንፅህና ከፍ ለማድረግ ወሳኝ ናቸው። በመጨረሻም፣ የኤኤምኤም ውፍረት ወደ 80 μm መጨመር በ <2 V እና 300 mA/cm2 ለ25 ሴ.ሜ 2 የሴል አካባቢ ፎርሚክ አሲድ ከ75% በላይ FE አስከትሏል።
የዚህን PECM-based architecture መረጋጋት ለመፈተሽ የባትሪው ፍሰት ለ55 ሰዓታት በ200 mA/cm2 ተጠብቆ ቆይቷል። አጠቃላይ ውጤቶቹ በምስል 4 ላይ ይታያሉ፣ የመጀመሪያዎቹ 3 ሰዓታት ውጤቶች በምስል S3 ላይ ጎልተው ይታያሉ። የPt/C አኖዲክ ካቴላይት ሲጠቀሙ የሴል ቮልቴጅ በመጀመሪያዎቹ 30 ደቂቃዎች ውስጥ በከፍተኛ ሁኔታ ጨምሯል (ምስል S3a)። ረዘም ላለ ጊዜ የሴል ቮልቴጅ ከሞላ ጎደል ቋሚ ሆኖ 0.6 mV/h የመበላሸት መጠን አቅርቧል (ምስል 4a)። በሙከራው መጀመሪያ ላይ፣ በአኖድ ላይ የተሰበሰበው የፎርሚክ አሲድ PV 76.5% እና በካቶድ ላይ የተሰበሰበው የሃይድሮጂን PV 19.2% ነበር። ከመጀመሪያው የሙከራ ሰዓት በኋላ፣ ሃይድሮጂን FE ወደ 13.8% ወርዷል፣ ይህም የተሻሻለ የቅርጽ ምርጫን ያሳያል። ይሁን እንጂ በስርዓቱ ውስጥ ያለው የፎርሚክ አሲድ የኦክሳይድ መጠን በ1 ሰዓት ውስጥ ወደ 62.7% ወርዷል፣ እና የአኖዲክ ፎርሚክ አሲድ የኦክሳይድ መጠን በሙከራው መጀመሪያ ላይ ከዜሮ ወደ 17.0% አድጓል። በመቀጠልም፣ የH2፣ CO፣ ፎርሚክ አሲድ FE እና የፎርሚክ አሲድ የአኖዲክ ኦክሳይድ መጠን በሙከራው ወቅት ተረጋግተው ቆይተዋል። በመጀመሪያው ሰዓት ውስጥ የፎርሚክ አሲድ ኦክሳይድ መጨመር በPCEM/AEM በይነገጽ ላይ የፎርሚክ አሲድ ክምችት ምክንያት ሊሆን ይችላል። የፎርሚክ አሲድ ክምችት እየጨመረ ሲሄድ፣ በሽፋኑ ቀዳዳ በኩል ብቻ ሳይሆን በFEM ራሱ በኩል ይሰራጫል እና ወደ Pt/C አኖድ ንብርብር ይገባል። ፎርሚክ አሲድ በ60°ሴ ፈሳሽ ስለሆነ፣ ክምችቱ የጅምላ ዝውውር ችግሮችን ሊያስከትል እና ከሃይድሮጂን ይልቅ ተመራጭ ኦክሳይድን ሊያስከትል ይችላል።
የሴል ቮልቴጅ በጊዜ (200 mA/cm2፣ 60 °C) ጋር ሲነጻጸር። ኢንሴቱ የተቦረቦረ EM ያለው የMEA የመስቀለኛ ክፍል የኦፕቲካል ማይክሮስኮፕ ምስል ያሳያል። የመለኪያ አሞሌ፡ 300 µm. b የPE ንፁህነት እና የፎርሚክ አሲድ ንፁህነት በ200 mA/cm2 የPt/C አኖድ በመጠቀም በጊዜ ተግባር።
በዝግጅት ወቅት እና በሙከራው መጨረሻ ላይ የናሙናዎቹ ሞርፎሎጂ በምስል 5 ሀ ላይ እንደሚታየው ናኖ-ኤክስ-ሬይ ኮምፒውትድ ቶሞግራፊ (ናኖ-ሲቲ) በመጠቀም ተለይቷል። የEOT ናሙና ለBOT ከ930 nm ጋር ሲነጻጸር 1207 nm ዲያሜትር ያለው ትልቅ የካቴላይት ቅንጣት መጠን አለው። ከፍተኛ-አንግል አንግል ጥቁር-መስክ ቅኝት ማስተላለፊያ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፒ (HAADF-STEM) ምስሎች እና የኃይል-መበታተን የኤክስ-ሬይ ስፔክትሮስኮፒ (EDS) ውጤቶች በምስል 5ለ ላይ ይታያሉ። የBOT ካቴላይት ንብርብር አብዛኛዎቹን ትናንሽ የካቴላይት ቅንጣቶችን እንዲሁም አንዳንድ ትላልቅ አግግሎሜሬትስን ቢይዝም፣ በEOT ደረጃ የካቴላይት ንብርብር በሁለት የተለያዩ ክልሎች ሊከፈል ይችላል፡ አንዱ በጣም ትልቅ ጠንካራ ቅንጣቶች ያሉት እና ሌላኛው ደግሞ የበለጠ ቀዳዳ ያላቸው ክልሎች ያሉት። የትናንሽ ቅንጣቶች ብዛት። የEDS ምስሉ ትላልቅ ጠንካራ ቅንጣቶች በBi፣ ምናልባትም በብረታ ብረት Bi የበለፀጉ እና ቀዳዳ ያላቸው ክልሎች በኦክስጅን የበለፀጉ መሆናቸውን ያሳያል። ህዋሱ በ200 mA/cm2 ሲሰራ፣ የካቶድ አሉታዊ አቅም የBi2O3 ቅነሳን ያስከትላል፣ ከዚህ በታች በተብራሩት የኢንሳይት ኤክስሬይ መምጠጥ ስፔክትሮስኮፒ ውጤቶች እንደሚታየው። የHAADF-STEM እና የEDS የካርታ ውጤቶች እንደሚያሳዩት Bi2O3 የመቀነስ ሂደትን እንደሚያሳልፍ፣ ይህም ኦክስጅንን እንዲያጡ እና ወደ ትላልቅ የብረት ቅንጣቶች እንዲዋሃዱ ያደርጋል። የBOT እና EOT ካቶዶች የኤክስሬይ ዲፍራክሽን ቅጦች የEDS መረጃን ትርጓሜ ያረጋግጣሉ (ምስል 5c)፡ በBOT ካቶድ ውስጥ ክሪስታላይን Bi2O3 ብቻ ተገኝቷል፣ እና በEOT ካቶድ ውስጥ ክሪስታላይን ቢሜታል ተገኝቷል። የካቶድ አቅም በBi2O3 ካቶድ ካቶድ ኦክሳይድ ሁኔታ ላይ ያለውን ተጽእኖ ለመረዳት የሙቀት መጠኑ ከክፍት ዑደት አቅም (+0.3 V vs RHE) ወደ -1.5 V (ከ RHE ጋር ሲነጻጸር) ተቀይሯል። የBi2O3 ምዕራፍ ከRHE ጋር ሲነጻጸር በ-0.85 V መቀነስ እንደሚጀምር እና በስፔክትረም ጠርዝ ክልል ውስጥ ያለው የነጭ መስመር ጥንካሬ መቀነስ ሜታሊካል ቢ በRHE ላይ በ-1.1. V ወደ 90% RHE እንደሚቀንስ ያሳያል (ምስል 5d)። ዘዴው ምንም ይሁን ምን፣ በካቶድ ሞርፎሎጂ፣ በካቶድ ኦክሲዴሽን ሁኔታ እና በማይክሮክሪስታሊን መዋቅር ላይ ከፍተኛ ለውጦች ቢኖሩም፣ በካቶድ ላይ ያለው አጠቃላይ የፎርማት ምርጫ በመሠረቱ አልተለወጠም።
የካታሊስት ንብርብር ሶስት አቅጣጫዊ መዋቅር እና በናኖ-ኤክስ-ሬይ ሲቲ በመጠቀም የተገኙ የካቴላይት ቅንጣቶች ስርጭት። የልኬት አሞሌ፡ 10 µm። ለ ከፍተኛ 2፡ የBOT እና EOT ካቴላይቶች የካቶድ ንብርብሮች የHAADF-STEM ምስሎች። የልኬት አሞሌ፡ 1 µm። የታችኛው 2፡ የEOT ካቴላይት የካቶድ ንብርብር የHADF-STEM እና EDX ምስሎች ተዘርግተዋል። የልኬት አሞሌ፡ 100 nm. c የBOT እና EOT ካቶድ ናሙናዎች የኤክስ-ሬይ ዲፍራክሽን ቅጦች። d በ0.1 M KOH ውስጥ የBi2O3 ኤሌክትሮድ የኤክስ-ሬይ መምጠጥ ስፔክትራ እንደ እምቅ ተግባር (0.8 V እስከ -1.5 V ከ RHE ጋር)።
የፎርሚክ አሲድ ኦክሳይድን በመግታት የኃይል ቆጣቢነትን ለማሻሻል ምን እድሎች እንዳሉ በትክክል ለማወቅ፣ የቮልቴጅ መጥፋት አስተዋጽኦን ለመለየት የH2 ማጣቀሻ ኤሌክትሮድ ጥቅም ላይ ውሏል39። በአሁኑ ጊዜ ከ500 mA/cm2 ባነሰ ጥግግት፣ የካቶድ እምቅ አቅም ከ -1.25 V በታች ሆኖ ይቆያል። የአኖዲክ እምቅ አቅም በሁለት ዋና ዋና ክፍሎች የተከፈለ ነው፡ የልውውጥ የአሁኑ ጥግግት HOR እና ቀደም ሲል በተለካው የቡልተር-ቮልመር እኩልታ የተተነበየው የቲዎሬቲካል ከመጠን በላይ ቮልቴጅ HOR 40፣ እና የተቀረው ክፍል በኦክሲዴሽን ፎርሚክ አሲድ ምክንያት ነው። ከHOR41 ጋር ሲነጻጸር በጣም ቀርፋፋ በሆነው የምላሽ ኪኔቲክስ ምክንያት፣ በአኖድ ላይ ያለው የፎርሚክ አሲድ ኦክሳይድ ምላሽ አነስተኛ መጠን በአኖዲክ እምቅ አቅም ላይ ከፍተኛ ጭማሪ ሊያስከትል ይችላል። ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት የፎርሚክ አሲድ አኖዲክ ኦክሳይድ ሙሉ በሙሉ መከልከል ወደ 500 mV ከመጠን በላይ ቮልቴጅን ያስወግዳል።
ይህንን ግምት ለመፈተሽ፣ በአኖድ መግቢያ ላይ ያለው የተሟጠጠ ውሃ (DI) የፍሰት መጠን የፍሰት ፎርሚክ አሲድ ክምችትን ለመቀነስ ተለዋውጧል። ምስሎች 6b እና c በ200 mA/cm2 ባለው አኖድ ላይ የDI ፍሰት ተግባር FE፣ ፎርሚክ አሲድ ክምችት እና የሴል ቮልቴጅን ያሳያሉ። የተሟጠጠው የውሃ ፍሰት መጠን ከ3.3 mL/ደቂቃ ወደ 25 mL/ደቂቃ ሲጨምር፣ በአኖድ ላይ ያለው የፎርሚክ አሲድ ክምችት ከ0.27 mol/L ወደ 0.08 mol/L ቀንሷል። በንፅፅር፣ በዢያ እና ሌሎች 30 የቀረበውን የሳንድዊች መዋቅር በመጠቀም 1.8 mol/L የሆነ የፎርሚክ አሲድ ክምችት በ200 mA/cm2 ተገኝቷል። ትኩረቱን መቀነስ የፎርሚክ አሲድ አጠቃላይ FE ያሻሽላል እና የካቶድ ፒኤች የኋላ ስርጭት በመቀነሱ ምክንያት የበለጠ አልካላይን ስለሚሆን የH2ን FE ይቀንሳል። በከፍተኛው የDI ፍሰት ላይ የፎርሚክ አሲድ ክምችት መቀነስ የፎርሚክ አሲድ ኦክሳይድን ሙሉ በሙሉ አስወግዶታል፣ ይህም በ200 mA/cm2 ከ1.7 V በታች የሆነ አጠቃላይ የሴል ቮልቴጅ አስከትሏል። የባትሪው ሙቀት በአጠቃላይ አፈፃፀም ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል፣ እና ውጤቶቹ በምስል S10 ላይ ይታያሉ። ሆኖም፣ በፒሲኤም ላይ የተመሰረቱ አርክቴክቸሮች ወደ ፎርሚክ አሲድ የተሻሻለ የሃይድሮጂን ምርጫ ያላቸውን አኖዲክ ካቴላይቶች በመጠቀም ወይም በመሳሪያ አሠራር አማካኝነት የፎርሚክ አሲድ ኦክሳይድን በመግታት ረገድ የኃይል ቆጣቢነትን በእጅጉ ሊያሻሽሉ ይችላሉ።
በ60°ሴ፣ በPt/C አኖድ እና በ80 µm AEM የሚሰራ የሴል ማጣቀሻ H2 ኤሌክትሮድ በመጠቀም የሴል ቮልቴጅ መበላሸት ለ FE እና በ200 mA/cm2 የተለያዩ የአኖዲክ ዳይኦኒዝድ ውሃ ፍሰት መጠኖችን በመጠቀም የተሰበሰቡ የፎርሚክ አሲድ ክምችቶች። c አኖድ ፎርሚክ አሲድን በተለያዩ ክምችቶች ሲሰበስብ የሴል ቮልቴጅ 200 mA/cm2 ነው። የስህተት አሞሌዎች የሶስት የተለያዩ መለኪያዎች መደበኛ መዛባትን ይወክላሉ። d ዝቅተኛው የሽያጭ ዋጋ በተለያዩ ዳይኦኒዝድ የውሃ ፍሰት መጠኖች አፈፃፀም የተከፋፈለ ሲሆን ይህም በብሔራዊ የኢንዱስትሪ አማካይ የኤሌክትሪክ ዋጋ 0.068/kWh እና 4.5/kg ሃይድሮጂን ነው። (*፡ በአኖድ ላይ ያለው የፎርሚክ አሲድ ዝቅተኛው የኦክሳይድ ሁኔታ 10 M FA እንደሆነ ይገመታል፣ ብሔራዊው አማካይ የኢንዱስትሪ የኤሌክትሪክ ዋጋ $0.068/kWh ሲሆን ሃይድሮጂን ደግሞ $4.5/kg ነው። **፡ ዝቅተኛው የኦክሳይድ ሁኔታ ፎርሚክ አሲድ እንደሆነ ይታሰባል። በአኖድ ላይ ያለው የኤፍኤ ክምችት 1.3 M አኖድ ሲሆን፣ የሚጠበቀው የወደፊት የኤሌክትሪክ ዋጋ $0.03/kWh ሲሆን፣ የነጥብ መስመሩ ደግሞ 85 wt% FA የገበያ ዋጋን ይወክላል።
በምስል 5d ላይ እንደሚታየው በተለያዩ የአሠራር ሁኔታዎች ስር የነዳጅ ስብስቦችን ዝቅተኛውን የሽያጭ ዋጋ ለማግኘት የቴክኖሎጂ-ኢኮኖሚያዊ ትንተና (TEA) ተካሂዷል። የTEA ዘዴዎች እና የጀርባ መረጃዎች በSI ውስጥ ይገኛሉ። በአኖድ ጭስ ማውጫ ውስጥ ያለው የLC ክምችት ከፍ ያለ ሲሆን፣ ከፍተኛ የሴል ቮልቴጅ ቢኖርም፣ የነዳጅ ስብሰባው አጠቃላይ ወጪ በመለያየት ወጪ ቅነሳ ምክንያት ይቀንሳል። የፎርሚክ አሲድ አኖዲክ ኦክሳይድ በካታላይት ልማት ወይም በኤሌክትሮድ ቴክኖሎጂ ሊቀንስ ከቻለ፣ ዝቅተኛ የሴል ቮልቴጅ (1.66 V) እና ከፍ ባለ የፈሳሽ ውስጥ ያለው ከፍተኛ የኤፍኤ ክምችት (10 M) ጥምረት የኤሌክትሮኬሚካል ኤፍኤ ምርት ወጪን ወደ 0.74 የአሜሪካ ዶላር/ኪ.ግ (በኤሌክትሪክ ላይ የተመሠረተ) ዋጋ ይቀንሳል። ዋጋ) $0.068/kWh እና $4.5/ኪ.ግ ሃይድሮጂን42። ከዚህም በላይ፣ የወደፊቱ የታዳሽ ኃይል ዋጋ 0.03/kWh እና ሃይድሮጂን 2.3/kg ከሆነው ከተገመተው የኤፍኤ የቆሻሻ ውሃ ኢላማ ጋር ሲጣመር፣ የመጨረሻው የተገመተው የምርት ወጪ 0.66/kg43 የአሜሪካ ዶላር ይሆናል። ይህ ከአሁኑ የገበያ ዋጋ ጋር ተመሳሳይ ነው። ስለዚህ፣ በኤሌክትሮድ ቁሳቁሶች እና መዋቅሮች ላይ ያተኮሩ የወደፊት ጥረቶች አኖዳይዜሽንን የበለጠ ሊቀንሱ ይችላሉ፣ ይህም ዝቅተኛ የሴል ቮልቴጆች ላይ ከፍተኛ የLC ክምችት እንዲፈጠር ያስችላል።
ባጭሩ፣ የCO2 ወደ ፎርሚክ አሲድ ለመቀነስ በርካታ የዜሮ ክፍተት MEA አወቃቀሮችን አጥንተናል እና ለተፈጠረው ፎርሚክ አሲድ የሜምብሬን የጅምላ ዝውውር በይነገጽን ለማመቻቸት የተዋሃደ ወደፊት-ባዶ ባይፖላር ሽፋን ያለው መዋቅር አቅርበናል። ይህ ውቅር እስከ 0.25 M (በአኖድ DI የፍሰት መጠን 3.3 ሚሊ ሊትር/ደቂቃ) ድረስ ከ96% ፎርሚክ አሲድ ያመነጫል። በከፍተኛ የDI የፍሰት መጠን (25 ሚሊ ሊትር/ደቂቃ)፣ ይህ ውቅር በ25 ሴ.ሜ2 የሴል አካባቢ በመጠቀም በ1.7 V ከ200 mA/cm2 የአሁኑ ጥግግት ከ80% FE 200 mA/cm2 አቅርቧል። በመካከለኛ የአኖዲክ DI መጠን (10 ሚሊ ሊትር/ደቂቃ)፣ የPECM ውቅር በ200 mA/cm2 ለ55 ሰዓታት ሙከራ የተረጋጋ ቮልቴጅ እና ከፍተኛ የፎርሚክ አሲድ FE ደረጃዎችን ጠብቆ ቆይቷል። በንግድ የሚገኙ ካቴላይቶች እና ፖሊሜሪክ ሽፋን ቁሳቁሶች የተገኘው ከፍተኛ መረጋጋት እና መራጭነት ከተመቻቹ ኤሌክትሮካታሊስቶች ጋር በማጣመር የበለጠ ሊሻሻል ይችላል። ቀጣይ ሥራ የአሠራር ሁኔታዎችን በማስተካከል፣ የአኖድ ካታሊስት መራጭነት እና የፎርሚክ አሲድ ኦክሳይድን ለመቀነስ የMEA መዋቅር ላይ ያተኩራል፣ ይህም በዝቅተኛ የሴል ቮልቴጅ ላይ የበለጠ የተከማቸ ፍሳሽ ያስከትላል። እዚህ የቀረበው ፎርሚክ አሲድን ለመጠቀም የካርቦን ዳይኦክሳይድን ለመጠቀም ቀላል የሆነው አቀራረብ የአኖላይት እና የካቶሊት ክፍሎች፣ የሳንድዊች ክፍሎች እና ልዩ ቁሳቁሶች አስፈላጊነትን ያስወግዳል፣ በዚህም የሴል ኢነርጂ ቅልጥፍናን ይጨምራል እና የስርዓት ውስብስብነትን ይቀንሳል፣ ይህም ለማሳደግ ቀላል ያደርገዋል። የታቀደው ውቅር ለወደፊቱ በቴክኒካል እና በኢኮኖሚያዊ ሁኔታ ሊተገበር የሚችል የCO2 ልወጣ ፋብሪካዎችን ለማልማት መድረክ ይሰጣል።
ሌላ ካልተገለጸ በስተቀር፣ ሁሉም የኬሚካል ደረጃ ቁሳቁሶች እና መሟሟቶች እንደተቀበሉት ጥቅም ላይ ውለዋል። የቢስሙት ኦክሳይድ ካታሊስት (Bi2O3፣ 80 nm) የተገዛው ከአሜሪካ ሪሰርች ናኖማቴሪያልስ፣ ኢንክ ነው። የፖሊመር ዱቄት (AP1-CNN8-00-X) የቀረበው በ IONOMR ነው። የኦምኒሶል® የምርት ስም N-propanol (nPA) እና እጅግ በጣም ጥሩ ውሃ (18.2 Ω፣ Milli–Q® Advantage A10 የውሃ ማጣሪያ ስርዓት) ከሚሊፖር ሲግማ ተገዝተዋል። የACS የተረጋገጠ ሜታኖል እና አሴቶን በቅደም ተከተል ከVWR ኬሚካሎች BDH® እና ፊሸር ኬሚካል የተገዙ ናቸው። የፖሊመር ዱቄት ከ6.5 wt ክምችት ጋር ፖሊመር ዲስትሪከት ለማግኘት በክብደት 1፡1 ጥምርታ ከአሴቶን እና ከሜታኖል ድብልቅ ጋር ተቀላቅሏል። 20 ግራም Bi2O3፣ እጅግ በጣም ጥሩ ውሃ፣ nPA እና ionomer ዲስትሪከት በ30 ሚሊ ሊትር ማሰሮ ውስጥ በማደባለቅ ካታሊቲክ ቀለም ያዘጋጁ። ቅንብሩ 30 wt.% ካቴላይት፣ የአዮኖመር እና የ0.02 ካቴላይት የጅምላ ጥምርታ እና የአልኮሆል እና የውሃ የጅምላ ጥምርታ 2፡3 (40 wt.% nPA) ይዟል። ከመቀላቀልዎ በፊት፣ 70 ግራም የግሌን ሚልስ 5ሚሜ ዚርኮኒያ መፍጨት ቁሳቁስ ወደ ድብልቁ ተጨምሯል። ናሙናዎቹ በፊሸርብራንድ™ ዲጂታል ጠርሙስ ሮለር ላይ ለ26 ሰዓታት በ80 rpm ተቀምጠዋል። ቀለሙ ከመተግበሩ በፊት ለ20 ደቂቃዎች እንዲቀመጥ ይፍቀዱለት። Bi2O3 ቀለም በ22°ሴ 1/2″ x 16″ የላቦራቶሪ ሽቦ ቁስል መሙያ (RD Specialties - 60 ሚሊ ዲያሜትር) በመጠቀም በQualtech አውቶማቲክ አፕሊኬተር (QPI-AFA6800) ላይ ተተግብሯል። 5 ሚሊ ሊትር ካታሊቲክ ቀለም በ7.5 x 8 ኢንች ሲግራሴት 39 ቢቢ የካርቦን ጋዝ ስርጭት ተሸካሚ (የነዳጅ ሴል ማከማቻ) ላይ በዱላ ክምችት በ55 ሚሜ/ሰከንድ አማካይ ፍጥነት ተተግብሯል። እነዚህን የተሸፈኑ ኤሌክትሮዶችን ወደ ምድጃ ያስተላልፉና በ80°ሴ ያድርቁ። የዘንጉ ሽፋን ሂደት እና የGDE ሽፋን ምስሎች በምስል S4a እና b ላይ ይታያሉ። የኤክስሬይ ፍሎረሰንስ (XRF) መሳሪያ (Fischerscope® XDV-SDD፣ Fischer-Technolgy Inc. USA) የተሸፈነው የGDE ጭነት 3.0 ሚ.ግ Bi2O3/cm2 መሆኑን አረጋግጧል።
የአኒዮን ልውውጥ ሽፋን (AEM) እና የተበሳጨ CEM የያዙ የተቀናጁ የሜምብሬን ውቅሮች። ናፊዮን NC700 (Chemours፣ USA) 15 µm የሆነ ስመ ውፍረት ያለው እንደ CEM ንብርብር ጥቅም ላይ ውሏል። የአኖዲክ ካቴላይቱ በቀጥታ በFEM ላይ በ0.83 ionomer እና ካርቦን ጥምርታ እና 25 ሴ.ሜ 2 የሽፋን ስፋት ይረጫል። 0.25 mg Pt/cm2 ጭነት ያለው ትልቅ የገጽታ ስፋት (50 wt.% Pt/C፣ TEC 10E50E፣ TANAKA ፕራክቲም ብረት) ያለው ፕላቲነም እንደ አኖድ ካቴላይት ጥቅም ላይ ውሏል። ናፊዮን D2020 (Ion Power፣ USA) ለካታላይቱ የአኖድ ንብርብር እንደ አዮኖመር ጥቅም ላይ ውሏል። የCEM ቀዳዳ የሚከናወነው በ3 ሚሜ ክፍተቶች በCEM ፊልም ላይ ትይዩ መስመሮችን በመቁረጥ ነው። የመበሳት ሂደቱ ዝርዝሮች በምስል S12b እና c ውስጥ ይታያሉ። በኤክስሬይ ኮምፒውትድ ቶሞግራፊ በመጠቀም፣ በምስል S12d እና e ላይ እንደሚታየው የቀዳዳው ክፍተት 32.6 μm መሆኑን ተረጋግጧል። በሴል ስብሰባ ወቅት፣ በ25 ሴ.ሜ 2 ቶሬይ ወረቀት (5 wt% PTFE የታከመ፣ የነዳጅ ሴል መደብር፣ አሜሪካ) ላይ በካታላይት የተሸፈነ ቀዳዳ ያለው የCEM ሽፋን ተተክሏል። የ25፣ 40 ወይም 80 μm ውፍረት ያለው የAEM ሽፋን (PiperION፣ Versogen፣ USA) በCEM አናት ላይ እና ከዚያም በGDE ካቶድ ላይ ተተክሏል። የAEM ሽፋን መላውን የፍሰት መስክ ለመሸፈን በ7.5 × 7.5 ሴ.ሜ ቁርጥራጮች ተቆርጦ ከመሰብሰቡ በፊት በአንድ ሌሊት በ1 M የፖታስየም ሃይድሮክሳይድ መፍትሄ ውስጥ ተጥሏል። አኖድ እና ካቶድ ሁለቱም 18% የGDE መጭመቂያ ለማግኘት በቂ ውፍረት ያላቸውን የPTFE ክፍተቶችን ይጠቀማሉ። የባትሪው የመሰብሰቢያ ሂደት ዝርዝሮች በምስል S12a ውስጥ ይታያሉ።
በሙከራ ጊዜ፣ የተገጣጠመው ሴል በ60 °ሴ (ለሙቀት ጥገኝነት ጥናቶች 30፣ 60 እና 80 °ሴ) 0.8 L/ደቂቃ የሃይድሮጂን ጋዝ ለአኖድ እና 2 L/ደቂቃ የካርቦን ዳይኦክሳይድ ለካቶድ እንዲቀርብ ተደርጓል። ሁለቱም የአኖዲክ እና የካቶዲክ የአየር ጅረቶች በ100% አንጻራዊ እርጥበት እና 259 kPa ፍጹም የካቶዲክ ግፊት እርጥበት ተደርገዋል። በሚሠራበት ጊዜ የካቶድ ጋዝ ፍሰት ከ1 M KOH መፍትሄ ጋር በ2 mL/ደቂቃ ፍጥነት ተቀላቅሏል፣ ይህም የካቶድ ካታላይት አልጋ እና የአዮኒክ ኮንዳክሽን አጠቃቀምን ያበረታታል። በአኖድ ላይ ፎርሚክ አሲድን ለማስወገድ የአኖድ ጋዝ ዥረትን በ10 ሚሊ ሊትር/ደቂቃ ፍጥነት ከዲዮኒዝድ ውሃ ጋር ይቀላቅሉ። የመሳሪያው ግብዓቶች እና ውጤቶች ዝርዝሮች በስእል S5 ላይ ይታያሉ። የካቶድ ጭስ ጋዝ CO2 ይዟል እና CO እና H2 ያመነጫል። የውሃ ትነት በኮንደንሰር (በ2°ሴ ዝቅተኛ የሙቀት ሙቀት መለዋወጫ) በኩል ይወገዳል። የተቀረው ጋዝ ለጋዝ የጊዜ ትንተና ይሰበሰባል። የአኖድ ፍሰቱ ፈሳሹን ከጋዙ ለመለየት በኮንደንሰር ውስጥ ያልፋል። የቆሻሻ ውሃው በንጹህ ብልቃጦች ውስጥ ይሰበሰባል እና የሚመረተውን ፎርሚክ አሲድ ለመለካት በፈሳሽ ክሮኖሜትሪ ይተነትናል። የኤሌክትሮኬሚካል ምርመራዎች የተከናወኑት በጋርሚ ፖቴንቲዮስታት (የማጣቀሻ ቁጥር 30ኬ፣ ጋምሪ፣ ዩኤስኤ) ነው። የፖላራይዜሽን ኩርባን ከመለካቱ በፊት፣ ህዋሱ ከ0 እስከ 250 mA/cm2 ባለው ክልል ውስጥ 4 ጊዜ በ2.5 mA/cm2 የፍተሻ ፍጥነት ባለው መስመራዊ ቮልታሜትሪ በመጠቀም ነበር። የፖላራይዜሽን ኩርባዎች የተገኙት በgalvanostatic ሁነታ ሲሆን ህዋሱ በተወሰነ የአሁኑ ጥግግት ለ4 ደቂቃዎች ተይዞ የካቶድ ጋዝ እና የአኖላይት ፈሳሽ ናሙና ከመውሰዳቸው በፊት ነው።
ካቶድ እና አኖዲክ እምቅ አቅምን ለመለየት በMEA ውስጥ የሃይድሮጂን ማጣቀሻ ኤሌክትሮድ እንጠቀማለን። የማጣቀሻ ኤሌክትሮዱ አወቃቀር በምስል S6a ላይ ይታያል። የMEA ሽፋን እና የማጣቀሻ ኤሌክትሮድን ለማገናኘት የናፊዮን ሽፋን (ናፊዮን 211፣ IonPower፣ ዩኤስኤ) እንደ አዮኒክ ድልድይ ጥቅም ላይ ውሏል። የናፊዮን ስትሪፕ አንድ ጫፍ በ29BC የካርቦን ወረቀት (የነዳጅ ሴል መደብር፣ ዩኤስኤ) ላይ ከተረጨ 1 ሴ.ሜ 2 የጋዝ ስርጭት ኤሌክትሮድ (GDE) ጋር ተገናኝቷል። ልዩ ፖሊኤተሬተርኬቶን (PEEK) ሃርድዌር ጋዝ ለማሸግ እና በGDE እና በናፊዮን ስትሪፖች መካከል ጥሩ ግንኙነትን ለማረጋገጥ እና የማጣቀሻ ኤሌክትሮዱን ከነዳጅ ሴል ሃርድዌር ጋር ለማገናኘት ይጠቅማል። የናፊዮን ስትሪፕ ሌላኛው ጫፍ ከCEM ባትሪው ከሚወጣው ጠርዝ ጋር ተገናኝቷል። ምስል S6b ከ MEA ጋር የተዋሃደውን የማጣቀሻ ኤሌክትሮድ መስቀለኛ ክፍል ያሳያል።
የጭስ ማውጫው ጋዝ በኮንደንሰር እና በጋዝ-ፈሳሽ መለያ በኩል ካለፈ በኋላ የጋዝ ናሙናዎች ከካቶድ ይወሰዳሉ። የተሰበሰበው ጋዝ ቢያንስ ሦስት ጊዜ በ4900 ማይክሮ ጂሲ (10 μm ሞለኪውላር ወንፊት፣ Agilent) በመጠቀም ተተነተነ። ናሙናዎቹ ለተወሰነ ጊዜ (30 ሰከንዶች) በማይንቀሳቀሱ ባለብዙ ሽፋን የአሉሚኒየም ፎይል ጋዝ ናሙና ከረጢቶች ውስጥ የተሰበሰቡ ሲሆን ከተሰበሰበ በኋላ በሁለት ሰዓታት ውስጥ በማይክሮጋዝ ክሮማቶግራፍ ውስጥ በእጅ ገብተዋል። የመርፌው የሙቀት መጠን በ110°ሴ ተቀምጧል። የካርቦን ሞኖክሳይድ (CO) እና ሃይድሮጂን (H2) እንደ ተሸካሚ ጋዝ በመጠቀም በሚሞቅ (105°ሴ) ግፊት ባለው (28 psi) 10 ሜትር MS5A አምድ ላይ ተለያይተዋል። እነዚህ ግንኙነቶች የሚታወቁት አብሮገነብ የሙቀት ማስተላለፊያ ማወቂያ (TCD) በመጠቀም ነው። የGC ክሮማቶግራሞች እና የCO እና H2 የመለኪያ ኩርባዎች በምስል S7 ውስጥ ይታያሉ። ፈሳሽ ፎርሚክ አሲድ ናሙናዎች ከአኖድ ለተወሰነ ጊዜ (120 ሰከንዶች) ተሰብስበው በ0.22 μm PTFE መርፌ ማጣሪያ ወደ 2 ሚሊ ሊትር ብልቃጦች ተጣርተዋል። በብልቃጦቹ ውስጥ ያሉት ፈሳሽ ምርቶች በAgilent 1260 Infinity II ባዮኢነርት ከፍተኛ-አፈፃፀም ፈሳሽ ክሮማቶግራፊ (HPLC) ስርዓት በመጠቀም ተተነተኑ፣ በዚህም ውስጥ 20 μl ናሙና በ0.6 ሚሊ ሊትር/ደቂቃ (quaternary pump G5654A) በአውቶሳምፕለር (G5668A) በኩል በተንቀሳቃሽ ፌዝ 4 mM ሰልፈሪክ አሲድ (H2SO4) ተረክቧል። ምርቶቹ በሞቀ (35°ሴ፣ አምድ ምድጃ G7116A) አሚኔክስ HPX-87H 300 × 7.8 ሚሜ (ባዮ-ራድ) ላይ ተለያይተዋል፣ ይህም ማይክሮ-ጋርድ ካሽን H ጠባቂ አምድ በፊት ነው። ፎርሚክ አሲድ የተገኘው በ210 nm የሞገድ ርዝመት እና በ4 nm ባንድዊድዝ በዳይዮድ አርየር ዲቴክተር (DAD) በመጠቀም ነው። የHPL ክሮማቶግራም እና የፎርሚክ አሲድ መደበኛ የመለኪያ ኩርባ በስእል S7 ውስጥ ይታያሉ።
የጋዝ ምርቶች (CO እና H2) FE የሚሰሉት በሚከተለው እኩልታ ነው፣ ​​እና የጋዝ አጠቃላይ ሞሎች የሚሰሉት ተስማሚውን የጋዝ እኩልታ በመጠቀም ነው፡
ከእነዚህም መካከል፡ \({n}_{i}\): በኤሌክትሮኬሚካል ምላሽ ውስጥ ያሉ የኤሌክትሮኖች ብዛት። \(F\): የፋራዴይ ቋሚ። \({C}_{i}\): የHPLC ፈሳሽ ምርት ክምችት። \(V\): በተወሰነ ጊዜ ውስጥ የተሰበሰበ የፈሳሽ ናሙና መጠን t. \(j\): የአሁኑ ጥግግት። \(A\): የኤሌክትሮዱ ጂኦሜትሪክ አካባቢ (25 ሴ.ሜ2)። \(t\): የናሙና ጊዜ ክፍለ ጊዜ። \(P\): ፍጹም ግፊት። \({x}_{i}\): በGC የሚወሰን የጋዝ ሞል በመቶኛ። \(R\): የጋዝ ቋሚ። \(T\): የሙቀት መጠን።
የአኖዲክ ካቴሽኖች ክምችት በኢንዳክቲቭ ኮኔክትድ ፕላዝማ አቶሚክ ኢምፕሬሽን ስፔክትሮስኮፒ (ICP-OES) በመጠቀም ተለክቷል። ወደ አኖድ ውስጥ ሊፈስ ወይም ሊሰራጭ የሚችል ካቴሽኖች Ti፣ Pt፣ Bi እና K ያካትታሉ። ከ K በስተቀር፣ ሌሎች ካቴሽኖች በሙሉ ከማወቂያ ገደቡ በታች ነበሩ። በመፍትሔው ውስጥ ያሉ አዮኖች አኖዱን ከፕሮቶን ወይም ከሌሎች ካቴሽኖች ጋር እንዲጣመር ይተዋቸዋል። ስለዚህ፣ የፎርሚክ አሲድ ንፅህና እንደሚከተለው ሊሰላ ይችላል።
የፎርማት/ኤፍኤ ምርት በአንድ kWh የኤሌክትሪክ ኃይል የሚመረተውን የኤፍኤ መጠን በሞል/ኪውኸር (mol/kWh) ይወክላል። በተወሰነ የአሠራር ሁኔታዎች ውስጥ ባለው የአሁኑ ጥግግት፣ የሴል ቮልቴጅ እና የፋራዴይ ቅልጥፍና ላይ ተመስርቶ ይሰላል።
በአጠቃላይ የጅምላ ሚዛን ላይ በመመስረት በአኖድ ላይ የኦክሳይድ ፎርሚክ አሲድ መጠን ያሰሉ። በካቶድ ውስጥ ሶስት ተፎካካሪ ግብረመልሶች ይከሰታሉ፡ የሃይድሮጂን ዝግመተ ለውጥ፣ የCO2 ወደ CO መቀነስ እና የCO2 ወደ ፎርሚክ አሲድ መቀነስ። በአንቶን ውስጥ የፎርሚክ አሲድ ኦክሳይድ ሂደት ስላለን፣ የፎርሚክ አሲድ FE በሁለት ክፍሎች ሊከፈል ይችላል፡ የፎርሚክ አሲድ ክምችት እና የፎርሚክ አሲድ ኦክሳይድ። አጠቃላይ የጅምላ ሚዛን እንደሚከተለው ሊጻፍ ይችላል፡
በHPLC የሚሰበሰበውን ፎርሚክ አሲድ፣ ሃይድሮጂን እና ካርቦን ዳይኦክሳይድ መጠን ለመለካት GCን ተጠቅመናል። አብዛኛው ፎርሚክ አሲድ ከአኖድ የተሰበሰበው በተጨማሪ ምስል S5 ላይ በሚታየው ቅንብር መሆኑን ልብ ሊባል ይገባል። ከካቶድ ክፍል የተሰበሰበው ፎርሜት መጠን እዚህ ግባ የሚባል አይደለም፣ በግምት ሁለት መጠኖች ያነሰ ነው፣ እና ከጠቅላላው የSC መጠን ከ0.5% ያነሰ ነው።
እዚህ ላይ ጥቅም ላይ የዋለው ቀጣይነት ያለው የትራንስፖርት ሞዴል ቀደም ሲል በተሰሩ ተመሳሳይ ስርዓቶች ላይ በተሰሩ ስራዎች ላይ የተመሰረተ ነው። የፖይሰን-ኔርስት-ፕላንክ (PNP) እኩልታዎች የተጣመረ ስርዓት በኤሌክትሮኒክ እና በአዮኒክ ኮንዲሽነር ደረጃዎች ውስጥ የውሃ ክምችትን እና ኤሌክትሮስታቲክ አቅምን ለመወሰን ጥቅም ላይ ይውላል። ስለ መሰረታዊ እኩልታዎች እና የሞዴል ጂኦሜትሪ ዝርዝር አጠቃላይ እይታ በSI ውስጥ ተሰጥቷል።
ይህ ስርዓት የስምንት የውሃ ንጥረ ነገሮችን ክምችት ይወስናል (\({{{{{\rm{C}}}}}}}}{{{{\rm{O}}}}}}}_{2 \left ({{{{{\rm{aq}}}}}}\right)}\), \({{{{{\rm{H}}}}}}}}^{+ }\), \ ({{{{\rm{O}}}}}}}}{{{{\rm{H}}}}}}}^{-}\), \({{{ {{ \rm{HCO}}}}}}}}_{3}^{-}\), \({{{{{\rm{CO}}}}}}_{3}^{ 2-} \ ),\ ({{{{\rm{HCOOH}}}}}}}\), \({{{{{{\rm{HCOO}}}}}}}}^{- }\) እና \({{{{ {{\rm{K}}}}}}^{+}\))፣ በአዮኒክ ኮንዳክሽን ምዕራፍ (\({\phi }_{I}\ )) እና በአኖዲክ እና ካቶዲክ ኤሌክትሮን ኮንዳክሽን ውስጥ ያለው ኤሌክትሮስታቲክ አቅም። በደረጃዎች (\({\phi }_{A}\) እና \({\phi }_{C}\) በቅደም ተከተል) የኤሌክትሮስታቲክ አቅም። በምትኩ፣ የአካባቢው የኤሌክትሪክ ገለልተኛነትም ሆነ የቻርጅ ስርጭት ተግባራት አልተሳኩም፣ የቦታ ክፍያ ክልል በቀጥታ የፖይሰን እኩልታ በመጠቀም ይፈታል፤ ይህ አካሄድ በCEM|AEM፣ CEM|pore እና AEM|pore በይነገጾች ላይ የዶናንን የመምታት ተፅእኖዎችን በቀጥታ እንድንቀርጽ ያስችለናል። በተጨማሪም፣ ባለ ቀዳዳ ኤሌክትሮድ ቲዎሪ (PET) በካታሊስቱ የአኖዲክ እና የካቶዲክ ንብርብሮች ውስጥ ያለውን የቻርጅ ትራንስፖርት ለመግለጽ ጥቅም ላይ ይውላል። እስከ ደራሲዎቹ እውቀት ድረስ፣ ይህ ሥራ በርካታ የቦታ ክፍያ ክልሎች ባሉባቸው ስርዓቶች ውስጥ የፒኢቲ (PET) የመጀመሪያውን አተገባበር ይወክላል።
የGDE BOT እና የEOT ካቶድ ናሙናዎች የተፈተኑት በዜይስ ኤክስራዲያ 800 አልትራ በ8.0 ኪ.ቪ የኤክስሬይ ምንጭ፣ የመምጠጥ እና ሰፊ የመስክ ሁነታዎች እና የምስል ውህደት1 በመጠቀም ነው። 901 ምስሎች ከ -90° እስከ 90° በ50 ሰከንዶች የመጋለጥ ጊዜ ተሰብስበዋል። መልሶ ግንባታው የተከናወነው 64 nm የሆነ የቮክሰል መጠን ባለው የኋላ ፕሮጀክሽን ማጣሪያ በመጠቀም ነው። የክፍፍል እና የቅንጣት መጠን ስርጭት ትንተና የተከናወነው በልዩ የተጻፈ ኮድ በመጠቀም ነው።
የኤሌክትሮን ማይክሮስኮፒክ ባህሪ እጅግ በጣም ቀጭን ክፍልፋይ ለማድረግ የአልማዝ ቢላዋ በመጠቀም የሙከራ MEAዎችን በኤፒኮክሲ ሙጫ ውስጥ ማካተትን ያካትታል። የእያንዳንዱ MEA መስቀለኛ ክፍል ከ50 እስከ 75 nm ውፍረት ተቆርጧል። የትራንስሚሽን ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ (STEM) እና የኢነርጂ-ዲስፐርሲቭ ኤክስ-ሬይ ስፔክትሮስኮፒ (EDS) መለኪያዎችን ለመቃኘት የታሎስ F200X ማስተላለፊያ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ (Thermo Fisher Scientific) ጥቅም ላይ ውሏል። ማይክሮስኮፑ 4 መስኮት የሌላቸው የኤስዲዲ መመርመሪያዎች ያሉት የEDS ሱፐር-ኤክስ ሲስተም የተገጠመለት ሲሆን በ200 ኪ.ቮ ይሰራል።
የዱቄት ኤክስሬይ ዲፍራክሽን ፓተቶች (PXRD) በብሩከር አድቫንስ ዲ8 ዱቄት ኤክስሬይ ዲፍራክቶሜትር ላይ በ40 ኪ.ቮ እና 40 mA የሚሰራ የኒ-ማጣሪያ Cu Kα ጨረር ያለው ሲሆን የቃኝ ክልሉ ከ10° እስከ 60°፣ የደረጃው መጠን 0.005° እና የውሂብ ማግኛ ፍጥነት በአንድ እርምጃ 1 ሰከንድ ነው።
በBi2O3 Bi L3 ማነቃቂያ ጠርዝ ላይ ያለው የRAS ስፔክትረም በቤት ውስጥ የተሰራ ሴል በመጠቀም እንደ እምቅ ኃይል ተግባር ተለክቷል። የBi2O3 ካታሊቲክ አዮኖመር ቀለም የተዘጋጀው 26.1 ሚ.ግ Bi2O3 ከ156.3 μL ionomer መፍትሄ (6.68%) ጋር ተቀላቅሎ በ1 M KOH፣ ውሃ (157 μL) እና ኢሶፕሮፒል አልኮሆል (104 μL) በመጠቀም ሲሆን የአዮኖመር ቀለም ለማግኘት ገለልተኛ ሆኗል። የማነቃቂያው ኮፊሸንት 0.4 ነው። ቀለሙ በአራት ማዕዘን ቦታዎች (10 × 4 ሚሜ) ውስጥ ባለው የግራፊን ወረቀቶች ላይ ተተግብሯል የBi2O3 ማነቃቂያ ጭነት 0.5 mg/cm2 እስኪደርስ ድረስ። የተቀረው የግራፊን ወረቀት እነዚህን ቦታዎች ከኤሌክትሮላይት ለመለየት በካፕተን ተሸፍኗል። የማነቃቂያው ሽፋን ያለው የግራፊን ወረቀት በሁለት PTFEዎች መካከል ገብቶ በዊንችዎች ከሴል አካል (PEEK) ጋር ተያይዟል፣ ምስል S8። Hg/HgO (1 M NaOH) እንደ ማጣቀሻ ኤሌክትሮድ ሆኖ አገልግሏል፣ እና የካርቦን ወረቀት እንደ ቆጣሪ ኤሌክትሮድ ሆኖ አገልግሏል። የHg/HgO ማጣቀሻ ኤሌክትሮድ በሃይድሮጂን-ሳቹሬትድ 0.1 M KOH ውስጥ የተጠመቀ የፕላቲነም ሽቦ በመጠቀም ሁሉንም የተለኩ እምቅ ችሎታዎች ወደ ሊቀለበስ የሚችል የሃይድሮጂን ኤሌክትሮድ (RHE) ሚዛን ለመቀየር ተስተካክሏል። የXRD ስፔክትራ የተገኘው በ0.1 M KOH ውስጥ የተጠመቀውን የBi2O3/graphene ሉህ የስራ ኤሌክትሮድ አቅም በመከታተል ሲሆን እስከ 30 °C ድረስ ይሞቃል። ኤሌክትሮላይቱ በባትሪው ውስጥ ይዘዋወራል፣ ኤሌክትሮላይቱ በሴሉ ግርጌ ላይ እና መውጫው ደግሞ አረፋዎች ሲፈጠሩ ኤሌክትሮላይቱ ከካታላይት ንብርብር ጋር እንዲገናኝ ለማረጋገጥ። የስራ ኤሌክትሮድ እምቅ አቅምን ለመቆጣጠር የCH Instruments 760e potentiostat ጥቅም ላይ ውሏል። እምቅ ቅደም ተከተል ክፍት የወረዳ እምቅ አቅም ነበር፡ -100፣ -200፣ -300፣ -400፣ -500፣ -800፣ -850፣ -900፣ -1000፣ -1100፣ -1500 እና +700 mV እንደ RHE ይለያያል። ሁሉም iR እምቅ ችሎታዎች ተስተካክለዋል።
የቢ L3 ጠርዝ (~13424 eV ለቢ ሜታል) የኤክስሬይ መምጠጥ ጥቃቅን መዋቅር (XAFS) ስፔክትሮስኮፒ በቻናል 10-ID፣ የላቀ የፎቶን ምንጭ (APS)፣ የአርጎን ብሔራዊ የፍሎረሰንስ ላቦራቶሪ ላይ ተካሂዷል። ብሔራዊ የሞዴል መለኪያ ላቦራቶሪ። የኤክስሬይ ኃይልን ለማስተካከል በፈሳሽ ናይትሮጅን የቀዘቀዘ ባለ ሁለት ክሪስታል ሲ(111) ሞኖክሮማተር ጥቅም ላይ ውሏል፣ እና የሃርሞኒክ ይዘትን ለማዳከም በሮዲየም የተሸፈነ መስታወት ጥቅም ላይ ውሏል። የስካን ኢነርጂዎች ከ13200 እስከ 14400 eV ተለያይተዋል፣ እና ፍሎረሰንስ ያለ ማጣሪያዎች ወይም የሶለር ስሊቶች በ5 × 5 የሲሊኮን ፒን ዳዮድ አደራደር በመጠቀም ተለክቷል። የሁለተኛው ተዋጽኦ ዜሮ መሻገሪያ ኃይል በPt ፎይል L2 ጠርዝ በኩል በ13271.90 eV ይስተካከላል። በኤሌክትሮኬሚካል ሴል ውፍረት ምክንያት የማጣቀሻ ደረጃውን ስፔክትረም በአንድ ጊዜ መለካት አልተቻለም። ስለዚህ፣ በሙከራው ውስጥ በተደጋገሙ መለኪያዎች ላይ የተሰላው የክስተት-ወደ-ስካን ለውጥ በኤክስ-ሬይ ኃይል ±0.015 eV ነው። የBi2O3 ንብርብር ውፍረት ወደ የተወሰነ የፍሎረሰንስ ራስን የመምጠጥ ደረጃ ይመራል፤ ኤሌክትሮዶቹ ከክስተት ጨረር እና ከመመርመሪያው ጋር በተያያዘ ቋሚ አቅጣጫን ይይዛሉ፣ ይህም ሁሉንም ቅኝቶች ከሞላ ጎደል ተመሳሳይ ያደርጋቸዋል። በአቅራቢያው የXAFS ስፔክትረም የቢ እና የቢ2O3 ደረጃዎች የXANES ክልልን በመጠቀም የአቴና ሶፍትዌር መስመራዊ ጥምረት ተስማሚ ስልተ ቀመርን በመጠቀም ለማነፃፀር ጥቅም ላይ ውሏል።
በዚህ ጽሑፍ ውስጥ ያሉትን አሃዞች እና ሌሎች የዚህ ጥናት መደምደሚያዎችን የሚደግፉ መረጃዎች ከተዛማጅ ደራሲው በተመጣጣኝ ጥያቄ መሰረት ማግኘት ይችላሉ።
ክራንዳል ቢኤስ፣ ብሪክስ ቲ.፣ ዌበር አርኤስ እና ጂያኦ ኤፍ. የአረንጓዴ ሚዲያ አቅርቦት ሰንሰለቶች የቴክኖሎጂ-ኢኮኖሚያዊ ግምገማ H2. የኢነርጂ ነዳጆች 37፣ 1441–1450 (2023)።
ዩናስ ኤም፣ ሬዛካዜሚ ኤም፣ አርባብ ኤምኤስ፣ ሻህ ጄ እና ሬህማን ቪ። አረንጓዴ የሃይድሮጂን ማከማቻ እና አቅርቦት፡- ከፍተኛ ንቁ እና የተለያዩ ማነቃቂያዎችን በመጠቀም የፎርሚክ አሲድ ሃይድሮጅኔሽን። ዓለም አቀፋዊነት። ጄ. ጊድሮግ። ኢነርጂ 47፣ 11694–11724 (2022)።
ኒ፣ አር. እና ሌሎችም። በፎርሚክ አሲድ ላይ በተለዋዋጭ የሽግግር ብረት ማነቃቂያዎች ላይ በካታሊቲክ ዝውውር ሃይድሮጂንዜሽን ላይ የቅርብ ጊዜ እድገት። የኤኬኤስ ካታሎግ። 11፣ 1071–1095 (2021)።
ራሂሚ፣ ኤ.፣ ኡልብሪክ፣ ኤ.፣ ኩን፣ ጄጄ፣ እና ስታህል፣ ኤስኤስ ፎርሚክ አሲድ የኦክሳይድ ሊግኒን ወደ አሮማቲክ ውህዶች ዲፖሊሜራይዜሽን አስከትሏል። ኔቸር 515፣ 249–252 (2014)።
ሹለር ኢ. እና ሌሎችም። ፎርሚክ አሲድ ለCO2 አጠቃቀም ቁልፍ መካከለኛ ሆኖ ያገለግላል። አረንጓዴ። ኬሚካል። 24፣ 8227–8258 (2022)።
ዡ፣ ኤች. እና ሌሎችም። ፈጣን አጥፊ ያልሆነ ክፍልፋይ (≤15 ደቂቃ) የካርቦሃይድሬት እና የሊግኒን ይዘትን በአጠቃላይ ለማሻሻል የፍሰት-ማለፍ ፎርሚክ አሲድ በመጠቀም የባዮማስ። ኬሚስትሪ እና ኬሚስትሪ 12፣ 1213–1221 (2019)።
ካልቪ፣ CH እና ሌሎችም። የኩፓሪያቪደስ ኔኬተር H16 በተለዋዋጭ የላቦራቶሪ ዝግመተ ለውጥ ኢንፎርሜሽን ኢንጂነሪንግ በመጠቀም በፎርማቱ ላይ የተሻሻለ እድገት። ሜታቦላይትስ። ኢንጂነር። 75፣ 78–90 (2023)።
ኢሻይ፣ ኦ. እና ሊንድነር፣ ኤስኤን ጎንዛሌዝ ዴ ላ ክሩዝ፣ ጄ.፣ ቴነንቦይም፣ ኤች. እና ባር-ኢቨን፣ ኤ. የፎርማቶች ባዮኢኮኖሚክስ። ወቅታዊ። አስተያየት። ኬሚካል። ባዮሎጂ። 35፣ 1–9 (2016)።