Nature.com ত যোৱাৰ বাবে ধন্যবাদ। আপুনি ব্যৱহাৰ কৰা ব্ৰাউজাৰৰ সংস্কৰণত সীমিত CSS সমৰ্থন আছে। উত্তম ফলাফলৰ বাবে, আমি আপোনাক আপোনাৰ ব্ৰাউজাৰৰ এটা নতুন সংস্কৰণ ব্যৱহাৰ কৰিবলৈ পৰামৰ্শ দিওঁ (বা Internet Explorer ত সুসংগততা ধৰণ নিষ্ক্ৰিয় কৰক)। ইয়াৰ মাজতে, চলি থকা সমৰ্থন নিশ্চিত কৰিবলৈ, আমি ষ্টাইলিং বা জাভাস্ক্রিপ্ট অবিহনে চাইটটো প্ৰদৰ্শন কৰিছো।
কাৰ্বন ডাই অক্সাইডক ফৰ্মিক এচিডলৈ বিদ্যুৎ ৰাসায়নিক হ্ৰাস কৰাটো কাৰ্বন ডাই অক্সাইডৰ ব্যৱহাৰ উন্নত কৰাৰ এক আশাব্যঞ্জক উপায় আৰু ইয়াৰ হাইড্ৰজেন সংৰক্ষণ মাধ্যম হিচাপে সম্ভাৱ্য প্ৰয়োগ। এই কামত কাৰ্বন ডাই অক্সাইডৰ পৰা ফৰ্মিক এচিডৰ প্ৰত্যক্ষ বিদ্যুৎ ৰাসায়নিক সংশ্লেষণৰ বাবে শূন্য-ব্যৱধান মেমব্ৰেন ইলেক্ট্ৰ'ড সমাবেশ আৰ্কিটেকচাৰ বিকশিত কৰা হৈছে। এটা মূল প্ৰযুক্তিগত উন্নতি হৈছে ছিদ্ৰযুক্ত কেটিয়ন বিনিময় পৰ্দা, যিটো আগলৈ পক্ষপাতমূলক বাইপোলাৰ মেমব্ৰেন কনফিগাৰেচনত ব্যৱহাৰ কৰিলে মেমব্ৰেন আন্তঃপৃষ্ঠত গঠিত ফৰ্মিক এচিডক ০.২৫ মিটাৰ পৰ্যন্ত ঘনত্বত এনোডিক প্ৰবাহ ক্ষেত্ৰৰ মাজেৰে স্থানান্তৰিত কৰিবলৈ অনুমতি দিয়ে ইলেক্ট্ৰ'লাইছিছ, যাৰ ফলত স্কেল-আপ আৰু বাণিজ্যিকীকৰণলৈ দ্ৰুত পৰিৱৰ্তন হ'ব পাৰে। ২৫ চে.মি. তাতোকৈ গুৰুত্বপূৰ্ণ কথাটো হ’ল ২০০ মিলি এম্পিয়াৰ/চে.মি.২ত ৫৫ ঘণ্টাৰ স্থিৰতা পৰীক্ষাত ফেৰাডেৰ কাৰ্যক্ষমতা আৰু কোষৰ ভল্টেজ সুস্থিৰ দেখা গৈছিল। বৰ্তমানৰ ফৰ্মিক এচিড উৎপাদন পদ্ধতিৰ সৈতে খৰচৰ সমতা লাভ কৰাৰ উপায়সমূহ চিত্ৰিত কৰিবলৈ এটা টেকন’-অৰ্থনৈতিক বিশ্লেষণ ব্যৱহাৰ কৰা হয়।
নবীকৰণযোগ্য বিদ্যুৎ ব্যৱহাৰ কৰি কাৰ্বন ডাই অক্সাইডক ফৰ্মিক এচিডলৈ বিদ্যুৎ ৰাসায়নিকভাৱে হ্ৰাস কৰিলে পৰম্পৰাগত জীৱাশ্ম ইন্ধন ভিত্তিক পদ্ধতিৰ তুলনাত উৎপাদন ব্যয় ৭৫%১ পৰ্যন্ত হ্ৰাস পোৱা দেখা গৈছে। সাহিত্যত উল্লেখ কৰা অনুসৰি2,3, ফৰ্মিক এচিডৰ বহুতো প্ৰয়োগ আছে, হাইড্ৰজেন সংৰক্ষণ আৰু পৰিবহণৰ এক কাৰ্যক্ষম আৰু অৰ্থনৈতিক উপায়ৰ পৰা আৰম্ভ কৰি ৰাসায়নিক উদ্যোগ4,5 বা জৈৱবস্তু উদ্যোগৰ বাবে এটা ফিডষ্টকলৈকে। আনকি ফৰ্মিক এচিডক বিপাকীয় অভিযান্ত্ৰিকীকৰণ ব্যৱহাৰ কৰি পৰৱৰ্তী সময়ত বহনক্ষম জেট ইন্ধনৰ মধ্যৱৰ্তী পদাৰ্থলৈ ৰূপান্তৰিত কৰাৰ বাবে ফিডষ্টক হিচাপে চিনাক্ত কৰা হৈছে7,8। ফৰ্মিক এচিড অৰ্থনীতি1,9ৰ বিকাশৰ লগে লগে কেইবাটাও গৱেষণামূলক কামে অনুঘটকৰ নিৰ্বাচনশীলতাক অনুকূল কৰাৰ ওপৰত গুৰুত্ব আৰোপ কৰিছে10,11,12,13,14,15,16। কিন্তু বহু প্ৰচেষ্টা কম বিদ্যুৎ প্ৰবাহৰ ঘনত্বত (<৫০ mA/cm2) কাম কৰা সৰু H-কোষ বা তৰল প্ৰবাহ কোষৰ ওপৰত গুৰুত্ব আৰোপ কৰিয়েই আছে। খৰচ হ্ৰাস কৰিবলৈ, বাণিজ্যিকীকৰণ সাধন কৰিবলৈ আৰু পৰৱৰ্তী বজাৰত প্ৰৱেশ বৃদ্ধি কৰিবলৈ, ইলেক্ট্ৰ'কেমিকেল কাৰ্বন ডাই অক্সাইড হ্ৰাস (CO2R) উচ্চ বিদ্যুৎ প্ৰবাহ ঘনত্ব (≥200 mA/cm2) আৰু ফেৰাডে কাৰ্যক্ষমতা (FE)17 ত সম্পন্ন কৰিব লাগিব আৰু লগতে সামগ্ৰীৰ ব্যৱহাৰ সৰ্বাধিক কৰিব লাগিব আৰু প্ৰযুক্তিৰ ইন্ধন কোষৰ পৰা বেটাৰীৰ উপাদান ব্যৱহাৰ কৰি আৰু পানীৰ ইলেক্ট্ৰ'লাইছিছে CO2R ডিভাইচসমূহক স্কেলৰ অৰ্থনীতিৰ সুবিধা ল'বলৈ অনুমতি দিয়ে18। ইয়াৰ উপৰিও উৎপাদনৰ উপযোগিতা বৃদ্ধি আৰু অতিৰিক্ত তলৰ স্তৰৰ প্ৰক্ৰিয়াকৰণ এৰাই চলিবলৈ ফৰ্মেট লৱণৰ পৰিৱৰ্তে চূড়ান্ত উৎপাদন হিচাপে ফৰ্মিক এচিড ব্যৱহাৰ কৰিব লাগে19।
এই দিশত শেহতীয়াকৈ ঔদ্যোগিকভাৱে প্ৰাসংগিক CO2R ফৰ্মেট/ফৰ্মিক এচিড ভিত্তিক গেছ প্ৰসাৰণ ইলেক্ট্ৰ’ড (GDE) যন্ত্ৰ প্ৰস্তুত কৰাৰ প্ৰচেষ্টা চলোৱা হৈছে। ফাৰ্নাণ্ডেজ-কাছ' আৰু অন্যান্যৰ দ্বাৰা কৰা এক বিস্তৃত পৰ্যালোচনাই ফৰ্মিক এচিড/ফৰ্মেটলৈ CO2 ৰ অবিৰত হ্ৰাসৰ বাবে সকলো ইলেক্ট্ৰ'কেমিকেল কোষৰ সংৰূপৰ সাৰাংশ দাঙি ধৰে। সাধাৰণতে, বৰ্তমানৰ সকলো বিন্যাসক তিনিটা মূল ভাগত ভাগ কৰিব পাৰি: ১. প্ৰবাহ-কেথলাইট19,21,22,23,24,25,26,27, 2. একক পৰ্দা (কেটিয়ন বিনিময় পৰ্দা (CEM)28 বা এনিয়ন বিনিময় পৰ্দা (AEM)29 আৰু 3. চেণ্ডউইচ বিন্যাস15,30,31,32. সৰলীকৃত ক্ৰছ-ছেকচন এই বিন্যাসসমূহ চিত্ৰ 1a ত দেখুওৱা হৈছে 1.27 মিলিমিটাৰ ডাঠ কেথ'লাইট স্তৰৰ সৈতে কেথ'ড, 500 mA/cm2 ত 90% FE 35 পৰ্যন্ত লাভ কৰা হৈছিল। লি আৰু অন্যান্যই 51.7 mA/cm2 ভগ্নাংশ বিদ্যুৎ প্ৰবাহৰ ঘনত্বত 93.3% FE 29 লাভ কৰে প্ৰয়োজনীয়তাসমূহ, CEM সংৰূপসমূহত, KCOOH ৰ দৰে বিন্যাসসমূহ GDE আৰু প্ৰবাহ ক্ষেত্ৰত দ্ৰুতভাৱে জমা হ'ব পাৰে, পৰিবহণ প্ৰতিবন্ধকতা আৰু শেষত কোষ বিফলতাৰ কাৰণ হয়।
এই অধ্যয়নত প্ৰস্তাৱিত ফৰ্মেট/ফৰ্মিক এচিড ৰূপান্তৰ যন্ত্ৰৰ সংৰূপ আৰু স্থাপত্যৰ সৈতে তিনিটা আটাইতকৈ বিশিষ্ট CO2Rৰ তুলনা। b কেথলাইট সংৰূপ, চেণ্ডুইচ সংৰূপ, সাহিত্যত একক CEM সংৰূপ (পৰিপূৰক সূচী S1 ত দেখুওৱা হৈছে) আৰু আমাৰ কামৰ বাবে মুঠ কাৰেণ্ট আৰু ফৰ্মেট/ফৰ্মিক এচিডৰ উৎপাদনৰ তুলনা। মুকলি চিহ্নই ফৰ্মেট দ্ৰৱৰ উৎপাদন সূচায়, আৰু কঠিন চিহ্নে ফৰ্মিক এচিডৰ উৎপাদন সূচায়। *এনোডত হাইড্ৰজেন ব্যৱহাৰ কৰি দেখুওৱা বিন্যাস। c ফৰৱাৰ্ড বায়াছ মোডত কাম কৰা এটা ছিদ্ৰযুক্ত কেটিয়ন বিনিময় স্তৰৰ সৈতে এটা কম্পোজিট বাইপোলাৰ মেমব্ৰেন ব্যৱহাৰ কৰি শূন্য-গেপ MEA সংৰূপ।
ফৰ্মেট গঠন ৰোধ কৰিবলৈ Proietto et al. ৩২ ত এটা বিভক্ত ফিল্টাৰ প্ৰেছ কনফিগাৰেচন ব্যৱহাৰ কৰা হৈছিল য'ত বিআয়নীকৃত পানী আন্তঃস্তৰৰ মাজেৰে বৈ যায়। এই ব্যৱস্থাটোৱে ৫০–৮০ mA/cm2 ৰ বৰ্তমানৰ ঘনত্বৰ পৰিসৰত >৭০% CE লাভ কৰিব পাৰে। একেদৰে ইয়াং আৰু অন্যান্যই ড. ১৪ য়ে ফৰ্মিক এচিড গঠনত সহায় কৰিবলৈ চিইএম আৰু এইএমৰ মাজত কঠিন ইলেক্ট্ৰলাইট আন্তঃস্তৰৰ ব্যৱহাৰৰ প্ৰস্তাৱ দিছিল। য়াং আৰু অন্যান্যই ৩১,৩৬ য়ে ৫ চে.মি.২ কোষত ২০০ মিলিএল/চে.মি. জিয়া আৰু অন্যান্য। একেধৰণৰ সংৰূপ ব্যৱহাৰ কৰি কাৰ্বন ডাই অক্সাইড (CO2)ৰ ফৰ্মিক এচিড FE লৈ ৮৩% ৰূপান্তৰ ২০০ mA/cm2 ত সম্ভৱ হৈছিল, আৰু ব্যৱস্থাটোৰ স্থায়িত্ব ১০০ ঘণ্টা ৩০ মিনিটৰ বাবে পৰীক্ষা কৰা হৈছিল। যদিও সৰু পৰিসৰৰ ফলাফল আশাব্যঞ্জক, ছিদ্ৰযুক্ত আয়ন বিনিময় ৰেজিনৰ বৰ্ধিত খৰচ আৰু জটিলতাই আন্তঃস্তৰৰ সংৰূপসমূহক বৃহৎ ব্যৱস্থালৈ (যেনে, ১০০০ চে.মি.২) স্কেল কৰাটো কঠিন কৰি তোলে।
বিভিন্ন ডিজাইনৰ নেট ইফেক্ট কল্পনা কৰিবলৈ আমি আগতে উল্লেখ কৰা সকলো ব্যৱস্থাৰ বাবে প্ৰতি কিলোৱাট ঘণ্টাত ফৰ্মেট/ফৰ্মিক এচিড উৎপাদন সূচীবদ্ধ কৰিলোঁ আৰু চিত্ৰ 1b ত প্লট কৰিলোঁ। ইয়াত স্পষ্ট যে কেথলাইট বা আন্তঃস্তৰ থকা যিকোনো ব্যৱস্থাই কম বিদ্যুৎ প্ৰবাহৰ ঘনত্বত ইয়াৰ কাৰ্য্যক্ষমতাৰ শিখৰত উপনীত হ'ব আৰু অধিক বিদ্যুৎ প্ৰবাহৰ ঘনত্বত অৱক্ষয় হ'ব, য'ত ওমিক সীমাই কোষৰ ভল্টেজ নিৰ্ধাৰণ কৰিব পাৰে। তদুপৰি, যদিও শক্তি-দক্ষ চিইএম বিন্যাসে প্ৰতি কিলোৱাট ঘণ্টাত সৰ্বাধিক মোলাৰ ফৰ্মিক এচিড উৎপাদন প্ৰদান কৰে, নিমখ জমা হোৱাৰ ফলত উচ্চ বিদ্যুৎ প্ৰবাহৰ ঘনত্বত দ্ৰুত কাৰ্য্যক্ষমতাৰ অৱক্ষয় হ’ব পাৰে।
পূৰ্বে আলোচনা কৰা বিফলতাৰ ধৰণসমূহ কম কৰিবলৈ আমি এটা মেমব্ৰেন ইলেক্ট্ৰ'ড এছেম্বলি (MEA) বিকশিত কৰিলোঁ য'ত এটা ছিদ্ৰযুক্ত কেটিয়ন বিনিময় মেমব্ৰেন (PCEM)ৰ সৈতে এটা কম্পোজিট ফৰৱাৰ্ড বায়াছড বিপিএম আছিল। স্থাপত্য চিত্ৰ 1c ত দেখুওৱা হৈছে। হাইড্ৰজেন (H2) এনোডত প্ৰৱেশ কৰি হাইড্ৰজেন অক্সিডেচন বিক্ৰিয়া (HOR)ৰ জৰিয়তে প্ৰ’টন উৎপন্ন কৰা হয়। বিপিএম ব্যৱস্থাত এটা পিচিইএম স্তৰ প্ৰৱেশ কৰা হয় যাতে কেথ'ডত উৎপন্ন হোৱা ফৰ্মেট আয়নক এইএমৰ মাজেৰে পাৰ হৈ প্ৰ'টনৰ সৈতে মিলি বিপিএম আন্তঃপৃষ্ঠ আৰু চিইএমৰ অন্তৰ্স্থলী ছিদ্ৰত ফৰ্মিক এচিড গঠন কৰে আৰু তাৰ পিছত জিডিই এনোড আৰু প্ৰবাহ ক্ষেত্ৰৰ মাজেৰে ওলাই যায়। . এই বিন্যাস ব্যৱহাৰ কৰি আমি 25 cm2 কোষ এলেকাৰ বাবে <2 V আৰু 300 mA/cm2 ত ফৰ্মিক এচিডৰ >75% FE লাভ কৰিলোঁ। আটাইতকৈ গুৰুত্বপূৰ্ণ কথাটো হ’ল, ডিজাইনটোৱে ইন্ধন কোষ আৰু পানী ইলেক্ট্ৰ’লাইছিছ প্লাণ্টৰ বাবে বাণিজ্যিকভাৱে উপলব্ধ উপাদান আৰু হাৰ্ডৱেৰ আৰ্কিটেকচাৰ ব্যৱহাৰ কৰে, যাৰ ফলত স্কেল কৰিবলৈ দ্ৰুত সময়ৰ সুবিধা হয়। কেথলাইটৰ বিন্যাসত কেথলাইট প্ৰবাহ কক্ষ থাকে যিয়ে গেছ আৰু তৰল পৰ্যায়ৰ মাজত চাপৰ ভাৰসাম্যহীনতাৰ সৃষ্টি কৰিব পাৰে, বিশেষকৈ বৃহৎ কোষৰ বিন্যাসত। তৰল প্ৰবাহৰ ছিদ্ৰযুক্ত স্তৰ থকা চেণ্ডুইচ গঠনৰ বাবে, মধ্যৱৰ্তী স্তৰৰ ভিতৰত চাপৰ হ্ৰাস আৰু কাৰ্বন ডাই অক্সাইডৰ সঞ্চয় হ্ৰাস কৰিবলৈ ছিদ্ৰযুক্ত মধ্যৱৰ্তী স্তৰটোক অনুকূল কৰি তুলিবলৈ উল্লেখযোগ্য প্ৰচেষ্টাৰ প্ৰয়োজন হয়। এই দুয়োটাৰ ফলত চেলুলাৰ যোগাযোগত ব্যাঘাত জন্মিব পাৰে। বৃহৎ পৰিসৰত মুক্তভাৱে থিয় হৈ থকা পাতল ছিদ্ৰযুক্ত স্তৰ উৎপাদন কৰাটোও কঠিন। ইয়াৰ বিপৰীতে, প্ৰস্তাৱিত নতুন সংৰূপটো এটা শূন্য-ব্যৱধান MEA সংৰূপ যিয়ে এটা প্ৰবাহ কক্ষ বা মধ্যৱৰ্তী স্তৰ অন্তৰ্ভুক্ত নকৰে। অন্যান্য বৰ্তমানৰ বিদ্যুৎ ৰাসায়নিক কোষৰ তুলনাত প্ৰস্তাৱিত বিন্যাসটো অনন্য কাৰণ ই স্কেলেবল, শক্তি-দক্ষ, শূন্য-ব্যৱধান বিন্যাসত ফৰ্মিক এচিডৰ প্ৰত্যক্ষ সংশ্লেষণৰ অনুমতি দিয়ে।
হাইড্ৰজেন বিৱৰ্তন দমন কৰিবলৈ বৃহৎ পৰিসৰৰ CO2 হ্ৰাসৰ প্ৰচেষ্টাত উচ্চ মোলাৰ ঘনত্বৰ ইলেক্ট্ৰ'লাইটৰ সৈতে MEA আৰু AEM মেমব্ৰেন সংৰূপ ব্যৱহাৰ কৰি কেথ'ডত ক্ষাৰকীয় অৱস্থা সৃষ্টি কৰা হৈছে (চিত্ৰ 2a ত দেখুওৱাৰ দৰে)। এই বিন্যাসসমূহত কেথ'ডত গঠিত ফৰ্মেট আয়ন ঋণাত্মক আধানযুক্ত প্ৰজাতি হিচাপে পৰ্দাৰ মাজেৰে পাৰ হয়, তাৰ পিছত KCOOH গঠন হয় আৰু এনোডিক KOH প্ৰবাহৰ মাজেৰে ব্যৱস্থাটোৰ পৰা ওলাই যায়। যদিও ফৰ্মেট FE আৰু কোষ ভল্টেজ প্ৰথম অৱস্থাত চিত্ৰ 2b ত দেখুওৱাৰ দৰে অনুকূল আছিল, স্থিৰতা পৰীক্ষাৰ ফলত মাত্ৰ 10 ঘন্টাত FE প্ৰায় 30% হ্ৰাস পায় (চিত্ৰ S1a–c)। মন কৰিবলগীয়া যে ক্ষাৰকীয় অক্সিজেন বিৱৰ্তন বিক্ৰিয়া (OER) ব্যৱস্থাত এনোডিক অতিৰিক্ত ভল্টেজ কম কৰিবলৈ আৰু কেথ'ড অনুঘটক বিচনাৰ ভিতৰত আয়নৰ অভিগম্যতা লাভ কৰিবলৈ 1 M KOH এনোলাইটৰ ব্যৱহাৰ অতি গুৰুত্বপূৰ্ণ। যেতিয়া এনোলাইটৰ ঘনত্ব ০.১ এম KOH লৈ হ্ৰাস কৰা হয়, তেতিয়া কোষৰ ভল্টেজ আৰু ফৰ্মিক এচিডৰ অক্সিডেচন (ফৰ্মিক এচিডৰ ক্ষতি) দুয়োটা বৃদ্ধি পায় (চিত্ৰ S1d), যিয়ে শূন্য-যোগফলৰ ট্ৰেড-অফৰ উদাহৰণ দিয়ে। সামগ্ৰিক ভৰ ভাৰসাম্য ব্যৱহাৰ কৰি ফৰ্মেট অক্সিডেচনৰ মাত্ৰা মূল্যায়ন কৰা হৈছিল; অধিক বিৱৰণৰ বাবে, “পদ্ধতি” অংশ চাওক। MEA আৰু একক CEM মেমব্ৰেন কনফিগাৰেচন ব্যৱহাৰ কৰি কাৰ্য্যক্ষমতাও অধ্যয়ন কৰা হৈছিল, আৰু ফলাফল চিত্ৰ S1f,g ত দেখুওৱা হৈছে। পৰীক্ষাৰ আৰম্ভণিতে কেথ’ডৰ পৰা সংগ্ৰহ কৰা FE ফৰ্মেট ২০০ mA/cm2 ত >৬০% আছিল, কিন্তু পূৰ্বে আলোচনা কৰা কেথ’ড লৱণ জমা হোৱাৰ বাবে দুঘণ্টাৰ ভিতৰতে দ্ৰুতগতিত অৱক্ষয় হৈছিল (চিত্ৰ S11)।
কেথ'ডত CO2R, এনোডত হাইড্ৰজেন অক্সিডেচন বিক্ৰিয়া (HOR) বা OER, আৰু মাজত এটা AEM পৰ্দা থকা শূন্য-ব্যৱধানৰ MEA ৰ আৰ্হি। b FE আৰু কোষ ভল্টেজ এই সংৰূপৰ বাবে 1 M KOH আৰু OER এনোডত প্ৰবাহিত। ভুল বাৰে তিনিটা ভিন্ন জোখৰ মানক বিচ্যুতিক প্ৰতিনিধিত্ব কৰে। এনোডত H2 আৰু HOR ৰ সৈতে FE আৰু চিষ্টেম চেল ভল্টেজত। ফৰ্মেট আৰু ফৰ্মিক এচিড উৎপাদনৰ পাৰ্থক্য নিৰ্ণয় কৰিবলৈ বিভিন্ন ৰং ব্যৱহাৰ কৰা হয়। d মাজত আগলৈ স্থানান্তৰিত বিপিএমৰ সৈতে MEA ৰ আঁচনিমূলক ডায়াগ্ৰাম। এই বিন্যাস ব্যৱহাৰ কৰি FE আৰু বেটাৰী ভল্টেজ বনাম সময় 200 mA/cm2 ত। f এটা চুটি পৰীক্ষাৰ পিছত এটা ফৰৱাৰ্ড-বাইজড বিপিএম এমইএৰ ক্ৰছ-ছেকচনেল ছবি।
ফৰ্মিক এচিড উৎপাদন কৰিবলৈ এনোডত থকা Pt-on-carbon (Pt/C) অনুঘটকলৈ হাইড্ৰজেন যোগান ধৰা হয়। চিত্ৰ ২d ত দেখুওৱাৰ দৰে ফৰ্মিক এচিড উৎপাদন লাভ কৰিবলৈ এনোডত প্ৰ’টন উৎপন্ন কৰা এটা ফৰৱাৰ্ড-বায়াছড বিপিএম পূৰ্বতে অনুসন্ধান কৰা হৈছে। 200 mA/cm2 কাৰেণ্টত 40 মিনিট কাম কৰাৰ পিছত BPM টিউনিং ইউনিট বিকল হৈ পৰে, 5 V তকৈ অধিক ভল্টেজ চাৰ্জৰ সৈতে (চিত্ৰ 2e)। পৰীক্ষাৰ পিছত চিইএম/এইএম আন্তঃপৃষ্ঠত স্পষ্ট ডিলেমিনেচন দেখা গৈছিল। ফৰ্মেটৰ উপৰিও কাৰ্বনেট, বাইকাৰ্বনেট আৰু হাইড্ৰ'ক্সাইডৰ দৰে এনিয়নেও AEM পৰ্দাৰ মাজেৰে পাৰ হৈ CEM/AEM আন্তঃপৃষ্ঠত প্ৰ'টনৰ সৈতে বিক্ৰিয়া কৰি CO2 গেছ আৰু তৰল পানী উৎপন্ন কৰিব পাৰে, যাৰ ফলত BPM ডিলেমিনেচন হয় (চিত্ৰ 2f) আৰু , শেষত কোষৰ বিকলতা হয়।
ওপৰৰ বিন্যাসৰ পৰিৱেশন আৰু বিফলতা ব্যৱস্থাৰ ওপৰত ভিত্তি কৰি, এটা নতুন MEA স্থাপত্য চিত্ৰ 1c ত দেখুৱাৰ দৰে প্ৰস্তাৱ কৰা হৈছে আৰু চিত্ৰ 3a38 ত বিৱৰণ দিয়া হৈছে । ইয়াত পিচিইএম স্তৰে চিইএম/এইএম আন্তঃপৃষ্ঠৰ পৰা ফৰ্মিক এচিড আৰু এনিয়নৰ প্ৰব্ৰজনৰ বাবে এটা পথ প্ৰদান কৰে, যাৰ ফলত পদাৰ্থটোৰ সঞ্চয় হ্ৰাস পায়। একে সময়তে পিচিইএমৰ অন্তৰ্স্থলী পথটোৱে ফৰ্মিক এচিডক প্ৰসাৰণ মাধ্যম আৰু প্ৰবাহ ক্ষেত্ৰলৈ নিৰ্দেশিত কৰে, যাৰ ফলত ফৰ্মিক এচিডৰ অক্সিডেচনৰ সম্ভাৱনা হ্ৰাস পায়। ৮০, ৪০ আৰু ২৫ মিলিমিটাৰ বেধৰ এ ই এম ব্যৱহাৰ কৰি মেৰুকৰণৰ ফলাফল চিত্ৰ ৩খত দেখুওৱা হৈছে। আশা কৰা মতে, যদিও AEM বেধ বৃদ্ধিৰ লগে লগে সামগ্ৰিক কোষৰ ভল্টেজ বৃদ্ধি পায়, ডাঠ AEM ব্যৱহাৰ কৰিলে ফৰ্মিক এচিডৰ পিছলৈ প্ৰসাৰণ ৰোধ হয়, যাৰ ফলত কেথ'ডৰ pH বৃদ্ধি পায় আৰু H2 উৎপাদন হ্ৰাস পায় (চিত্ৰ 3c–e)।
AEM আৰু ছিদ্ৰযুক্ত CEM আৰু বিভিন্ন ফৰ্মিক এচিড পৰিবহণ পথৰ সৈতে MEA গঠনৰ চিত্ৰ। b বিভিন্ন কাৰেণ্ট ঘনত্ব আৰু বিভিন্ন এ ই এম বেধত কোষৰ ভল্টেজ। 80 μm (d) 40 μm, e) 25 μm AEM বেধৰ সৈতে বিভিন্ন বিদ্যুৎ প্ৰবাহ ঘনত্বত EE ত। ভুল বাৰে তিনিটা পৃথক নমুনাৰ পৰা জুখি উলিওৱা মানক বিচ্যুতিক প্ৰতিনিধিত্ব কৰে। f বিভিন্ন AEM বেধত CEM/AEM আন্তঃপৃষ্ঠত ফৰ্মিক এচিডৰ ঘনত্ব আৰু pH মানৰ অনুকৰণৰ ফলাফল। f বিভিন্ন AEM ফিল্মৰ বেধৰ অনুঘটকৰ কেথ’ড স্তৰত PC আৰু pH। g CEM/AEM আন্তঃপৃষ্ঠ আৰু ছিদ্ৰৰ সৈতে ফৰ্মিক এচিডৰ ঘনত্বৰ দ্বিমাত্ৰিক বিতৰণ।
চিত্ৰ S2 ত পোৱাচন-নাৰ্নষ্ট-প্লেংক সসীম মৌল মডেলিং ব্যৱহাৰ কৰি MEA বেধৰ ওপৰেৰে ফৰ্মিক এচিডৰ ঘনত্ব আৰু pH ৰ বিতৰণ দেখুওৱা হৈছে। চিইএম/এইএম আন্তঃপৃষ্ঠত ফৰ্মিক এচিডৰ সৰ্বাধিক ঘনত্ব ০.২৩ মল/লিটাৰ পোৱাটো আচৰিত কথা নহয়, কিয়নো এই সংযোগস্থলত ফৰ্মিক এচিড গঠন হয়। এ ই এমৰ ডাঠতা বৃদ্ধিৰ লগে লগে এ ই এমৰ মাজেৰে ফৰ্মিক এচিডৰ ঘনত্ব অধিক দ্ৰুতগতিত হ্ৰাস পায়, যিয়ে ভৰ স্থানান্তৰৰ প্ৰতি অধিক প্ৰতিৰোধ ক্ষমতা আৰু পিছফালৰ প্ৰসাৰণৰ বাবে ফৰ্মিক এচিডৰ প্ৰবাহ কম হোৱাৰ ইংগিত দিয়ে। 3 f আৰু g চিত্ৰত ক্ৰমে বেক প্ৰসাৰণ আৰু ফৰ্মিক এচিডৰ ঘনত্বৰ দ্বিমাত্ৰিক বিতৰণৰ ফলত হোৱা কেথ'ড অনুঘটক বিচনাত pH আৰু ফৰ্মিক এচিডৰ মান দেখুওৱা হৈছে। এ ই এম পৰ্দা যিমানেই পাতল হ’ব সিমানেই কেথ’ডৰ ওচৰত ফৰ্মিক এচিডৰ ঘনত্ব বেছি হয় আৰু কেথ’ডৰ পি এইচ এচিডিক হৈ পৰে। গতিকে যদিও ডাঠ AEM পৰ্দাৰ ফলত অধিক ওমিক ক্ষতি হয়, তথাপিও ফৰ্মিক এচিডৰ কেথ’ডলৈ পিছলৈ প্ৰসাৰণ ৰোধ কৰা আৰু FE ফৰ্মিক এচিড ব্যৱস্থাৰ উচ্চ বিশুদ্ধতা সৰ্বাধিক কৰাৰ বাবে ই অতি গুৰুত্বপূৰ্ণ। শেষত, AEM ডাঠতা ৮০ μm লৈ বৃদ্ধি কৰিলে <2 V ত ফৰ্মিক এচিডৰ বাবে FE >75% আৰু 25 cm2 কোষ এলেকাৰ বাবে 300 mA/cm2 পোৱা যায়।
এই PECM-ভিত্তিক স্থাপত্যৰ স্থিৰতা পৰীক্ষা কৰিবলৈ, বেটাৰীৰ কাৰেণ্ট ৫৫ ঘণ্টাৰ বাবে ২০০ mA/cm2 ত ৰখা হৈছিল। সামগ্ৰিক ফলাফল চিত্ৰ ৪ ত দেখুওৱা হৈছে, প্ৰথম ৩ ঘণ্টাৰ ফলাফল চিত্ৰ S3 ত উল্লেখ কৰা হৈছে। Pt/C এনোডিক অনুঘটক ব্যৱহাৰ কৰাৰ সময়ত প্ৰথম ৩০ মিনিটৰ ভিতৰত কোষৰ ভল্টেজ তীব্ৰভাৱে বৃদ্ধি পায় (চিত্ৰ S3a)। দীৰ্ঘ সময়ৰ ভিতৰত কোষৰ ভল্টেজ প্ৰায় স্থিৰ হৈ থাকিল, যাৰ ফলত ০.৬ মিলিভোল্ট/ঘণ্টাৰ অৱক্ষয়ৰ হাৰ পোৱা যায় (চিত্ৰ ৪a)। পৰীক্ষাৰ আৰম্ভণিতে এনোডত সংগ্ৰহ কৰা ফৰ্মিক এচিডৰ পিভি ৭৬.৫% আৰু কেথ’ডত সংগ্ৰহ কৰা হাইড্ৰ’জেনৰ পিভি ১৯.২% আছিল। প্ৰথম ঘণ্টাৰ পৰীক্ষাৰ পিছত হাইড্ৰজেন FE ১৩.৮% লৈ হ্ৰাস পায়, যিয়ে ফৰ্মেটৰ নিৰ্বাচনশীলতা উন্নত হোৱাৰ ইংগিত দিয়ে। কিন্তু ব্যৱস্থাটোত ফৰ্মিক এচিডৰ অক্সিডেচনৰ হাৰ ১ ঘণ্টাত ৬২.৭% লৈ হ্ৰাস পায় আৰু এনোডিক ফৰ্মিক এচিডৰ অক্সিডেচনৰ হাৰ পৰীক্ষাৰ আৰম্ভণিতে প্ৰায় শূন্যৰ পৰা ১৭.০%লৈ বৃদ্ধি পায়। ইয়াৰ পিছত পৰীক্ষাৰ সময়ত H2, CO, ফৰ্মিক এচিডৰ FE আৰু ফৰ্মিক এচিডৰ এনোডিক অক্সিডেচনৰ হাৰ সুস্থিৰ হৈ থাকিল। প্ৰথম ঘণ্টাত ফৰ্মিক এচিডৰ অক্সিডেচন বৃদ্ধিৰ কাৰণ হ’ব পাৰে পিচিইএম/এইএম আন্তঃপৃষ্ঠত ফৰ্মিক এচিডৰ সঞ্চয়। ফৰ্মিক এচিডৰ ঘনত্ব বৃদ্ধি হোৱাৰ লগে লগে ই কেৱল পৰ্দাৰ ছিদ্ৰৰ মাজেৰেই বাহিৰ হোৱাই নহয়, FEM ৰ মাজেৰে নিজেই বিয়পি পৰে আৰু Pt/C এনোড স্তৰত প্ৰৱেশ কৰে। যিহেতু ফৰ্মিক এচিড ৬০ ডিগ্ৰী চেলছিয়াছত তৰল পদাৰ্থ, গতিকে ইয়াৰ সঞ্চয়ে ভৰ স্থানান্তৰৰ সমস্যাৰ সৃষ্টি কৰিব পাৰে আৰু ফলত হাইড্ৰজেনতকৈ অগ্ৰাধিকাৰ অক্সিডেচন হ’ব পাৰে।
a কোষৰ ভল্টেজ বনাম সময় (200 mA/cm2, 60 °C)। ইনছেটত ছিদ্ৰযুক্ত ই এমৰ সৈতে এম ই এৰ ক্ৰছ-ছেকচনৰ অপটিকেল মাইক্ৰস্কোপৰ ছবি দেখুওৱা হৈছে। স্কেল বাৰ: ৩০০ মাইক্ৰ’মিটাৰ। b Pt/C এনোড ব্যৱহাৰ কৰি 200 mA/cm2 ত সময়ৰ ফলন হিচাপে PE আৰু ফৰ্মিক এচিডৰ বিশুদ্ধতা।
55 ঘন্টা স্থিৰতা পৰীক্ষাৰ পিছত পৰীক্ষাৰ আৰম্ভণিতে (BOT) আৰু পৰীক্ষাৰ শেষত (EOT) নমুনাৰ আকৃতিৰ বৈশিষ্ট্য নেনো-এক্স-ৰে কম্পিউটেড ট'ম'গ্ৰাফী (nano-CT) ব্যৱহাৰ কৰি চিত্ৰ 5 a ত দেখুওৱাৰ দৰে। ই অ’ টি নমুনাৰ অনুঘটক কণিকাৰ আকাৰ ডাঙৰ আৰু ইয়াৰ ব্যাস ১২০৭ এন এম, বি অ’ টিৰ বাবে ৯৩০ এন এমৰ তুলনাত। উচ্চ কোণৰ আনুলাৰ ডাৰ্ক-ফিল্ড স্কেনিং ট্ৰেন্সমিছন ইলেক্ট্ৰন মাইক্ৰস্কোপি (HAADF-STEM) ছবি আৰু শক্তি-বিক্ষিপ্ত এক্স-ৰে বৰ্ণালীবিজ্ঞান (EDS)ৰ ফলাফল চিত্ৰ ৫bত দেখুওৱা হৈছে। BOT অনুঘটক স্তৰত বেছিভাগ সৰু অনুঘটক কণিকাৰ লগতে কিছুমান ডাঙৰ এগ্লোমেৰেট থাকে যদিও EOT পৰ্যায়ত অনুঘটক স্তৰটোক দুটা সুকীয়া অঞ্চলত ভাগ কৰিব পাৰি: এটাত যথেষ্ট ডাঙৰ কঠিন কণা আৰু আনটোত অধিক ছিদ্ৰযুক্ত অঞ্চল। সৰু কণিকাৰ সংখ্যা। ইডিএছ ছবিখনে দেখুৱাইছে যে বৃহৎ কঠিন কণাবোৰত Bi, সম্ভৱতঃ ধাতুৰ Bi আৰু ছিদ্ৰযুক্ত অঞ্চলবোৰত অক্সিজেন প্ৰচুৰ। যেতিয়া কোষটোক ২০০ মিলি এম্পিয়াৰ/চে.মি. HAADF-STEM আৰু EDS মেপিঙৰ ফলাফলত দেখা গৈছে যে Bi2O3 এ হ্ৰাস প্ৰক্ৰিয়াৰ মাজেৰে পাৰ হয়, যাৰ ফলত ইহঁতে অক্সিজেন হেৰুৱাই ডাঙৰ ধাতুৰ কণালৈ একত্ৰিত হয়। BOT আৰু EOT কেথ'ডৰ এক্স-ৰে বিবৰ্তন আৰ্হিই EDS তথ্যৰ ব্যাখ্যা নিশ্চিত কৰে (চিত্ৰ 5c): BOT কেথ'ডত কেৱল স্ফটিকীয় Bi2O3 ধৰা পৰিছিল, আৰু EOT কেথ'ডত স্ফটিকীয় দ্বিধাতু পোৱা গৈছিল। Bi2O3 কেথ’ড অনুঘটকৰ অক্সিডেচন অৱস্থাৰ ওপৰত কেথ’ড বিভৱৰ প্ৰভাৱ বুজিবলৈ উষ্ণতা মুক্ত বৰ্তনী বিভৱৰ পৰা (+০.৩ ভি বনাম RHE)ৰ পৰা -১.৫ ভি (বনাম RHE)লৈ সলনি কৰা হৈছিল। দেখা গৈছে যে RHE ৰ তুলনাত -0.85 V ত Bi2O3 পৰ্যায় হ্ৰাস পাবলৈ আৰম্ভ কৰে আৰু বৰ্ণালীৰ প্ৰান্ত অঞ্চলত বগা ৰেখাৰ তীব্ৰতা হ্ৰাস পোৱাৰ পৰা বুজা যায় যে -1.1 ত ধাতৱ Bi RHE ৰ 90% লৈ হ্ৰাস পায়। V RHE ৰ বিপৰীতে (চিত্ৰ ৫d)। ব্যৱস্থা যিয়েই নহওক কিয়, কেথ'ডত ফৰ্মেটৰ সামগ্ৰিক নিৰ্বাচনশীলতা মূলতঃ অপৰিৱৰ্তিত, যিটো H2 আৰু CO FE আৰু ফৰ্মিক এচিড গঠনৰ পৰা অনুমান কৰা হয়, কেথ'ডৰ আকৃতি, অনুঘটকৰ অক্সিডেচন অৱস্থা আৰু মাইক্ৰ'স্ফটিকীয় গঠনৰ যথেষ্ট পৰিৱৰ্তন হোৱাৰ পিছতো।
নেনো-এক্স-ৰে চিটি ব্যৱহাৰ কৰি পোৱা অনুঘটক স্তৰৰ ত্ৰিমাত্ৰিক গঠন আৰু অনুঘটক কণিকাৰ বিতৰণ। স্কেল বাৰ: ১০ মাইক্ৰ’মিটাৰ। b শীৰ্ষ ২: BOT আৰু EOT অনুঘটকৰ কেথ'ড স্তৰৰ HAADF-STEM ছবি। স্কেল বাৰ: ১ মাইক্ৰ’মিটাৰ। তলৰ ২: EOT অনুঘটকৰ কেথ'ড স্তৰৰ বৃদ্ধি কৰা HADF-STEM আৰু EDX ছবি। স্কেল বাৰ: ১০০ এন.এম. c BOT আৰু EOT কেথ’ডৰ নমুনাৰ এক্স-ৰে বিবৰ্তন আৰ্হি। d 0.1 M KOH ত Bi2O3 ইলেক্ট্ৰডৰ ইন চিটু এক্স-ৰে শোষণ বৰ্ণালী বিভৱৰ ফলন হিচাপে (0.8 V ৰ পৰা -1.5 V বনাম RHE)।
ফৰ্মিক এচিড অক্সিডেচনক বাধা দি শক্তিৰ কাৰ্যক্ষমতা উন্নত কৰাৰ বাবে কি কি সুযোগ আছে সেইটো সঠিকভাৱে নিৰ্ণয় কৰিবলৈ ভল্টেজ হেৰুৱাৰ অৱদান চিনাক্ত কৰিবলৈ এটা H2 ৰেফাৰেন্স ইলেক্ট্ৰ'ড ব্যৱহাৰ কৰা হৈছিল39। 500 mA/cm2 তকৈ কম বিদ্যুৎ প্ৰবাহৰ ঘনত্বত কেথ'ড বিভৱ -1.25 V ৰ তলত থাকে। এনোডিক বিভৱক দুটা মূল অংশত ভাগ কৰা হয়: বিনিময় বিদ্যুৎ প্ৰবাহৰ ঘনত্ব HOR আৰু পূৰ্বতে জুখি উলিওৱা বালটাৰ-ভলমাৰ সমীকৰণে ভৱিষ্যদ্বাণী কৰা তাত্ত্বিক অতিৰিক্ত ভল্টেজ HOR 40 আৰু বাকী অংশটো ফৰমিক এচিডৰ অক্সিডেচনৰ বাবে হয়। HOR41 ৰ তুলনাত বহুত লেহেমীয়া বিক্ৰিয়াৰ গতিবিদ্যাৰ বাবে এনোডত ফৰ্মিক এচিড অক্সিডেচন বিক্ৰিয়াৰ কম হাৰৰ ফলত এনোডিক বিভৱ যথেষ্ট বৃদ্ধি পাব পাৰে। ফলাফলত দেখা গৈছে যে ফৰ্মিক এচিড এনোডিক অক্সিডেচনৰ সম্পূৰ্ণ প্ৰতিৰোধে প্ৰায় ৫০০ মিলিভোল্ট অতিৰিক্ত ভল্টেজ নাইকিয়া কৰিব পাৰে।
এই অনুমান পৰীক্ষা কৰিবলৈ এনোডৰ প্ৰৱেশদ্বাৰত বিআয়নীকৃত পানীৰ (DI) প্ৰবাহৰ হাৰ পৰিৱৰ্তন কৰি এফ্লুৱেণ্ট ফৰ্মিক এচিডৰ ঘনত্ব হ্ৰাস কৰা হৈছিল। চিত্ৰ 6b আৰু c ত FE, ফৰ্মিক এচিডৰ ঘনত্ব, আৰু কোষ ভল্টেজক এনোডত DI ফ্লাক্সৰ ফলন হিচাপে 200 mA/cm2 ত দেখুওৱা হৈছে। বিআয়নীকৃত পানীৰ প্ৰবাহৰ হাৰ ৩.৩ মিলিলিটাৰ/মিনিটৰ পৰা ২৫ মিলিলিটাৰ/মিনিটলৈ বৃদ্ধি পোৱাৰ লগে লগে এনোডত ফৰ্মিক এচিডৰ ঘনত্ব ০.২৭ মল/লিটাৰৰ পৰা ০.০৮ মল/লিটাৰলৈ হ্ৰাস পায়। তুলনামূলকভাৱে জিয়া আৰু অন্যান্যই প্ৰস্তাৱ কৰা চেণ্ডুইচ গঠন ব্যৱহাৰ কৰি ড. ৩০ ৰ ফৰ্মিক এচিডৰ ঘনত্ব ১.৮ মল/লিটাৰ ২০০ mA/cm2 ত পোৱা গৈছিল। ঘনত্ব হ্ৰাস কৰিলে ফৰ্মিক এচিডৰ সামগ্ৰিক FE উন্নত হয় আৰু ফৰ্মিক এচিডৰ পিছফালে প্ৰসাৰণ হ্ৰাস পোৱাৰ বাবে কেথ’ডৰ pH অধিক ক্ষাৰকীয় হৈ পৰাৰ লগে লগে H2 ৰ FE হ্ৰাস পায়। সৰ্বোচ্চ DI প্ৰবাহত ফৰ্মিক এচিডৰ ঘনত্ব হ্ৰাস পোৱাটোৱেও ফৰ্মিক এচিডৰ অক্সিডেচন কাৰ্যতঃ নাইকিয়া কৰি পেলায়, যাৰ ফলত ২০০ mA/cm2 ত মুঠ কোষ ভল্টেজ ১.৭ V ৰ অলপ কম হয়। বেটাৰীৰ উষ্ণতাই সামগ্ৰিক পৰিৱেশনকো প্ৰভাৱিত কৰে, আৰু ফলাফলসমূহ চিত্ৰ S10 ত দেখুওৱা হৈছে। কিন্তু পিচিইএম ভিত্তিক স্থাপত্যই ফৰ্মিক এচিডৰ অক্সিডেচন প্ৰতিৰোধ কৰাত শক্তিৰ কাৰ্যক্ষমতা যথেষ্ট উন্নত কৰিব পাৰে, সেয়া ফৰ্মিক এচিডৰ প্ৰতি উন্নত হাইড্ৰজেন নিৰ্বাচনশীলতাৰ সৈতে এনোডিক অনুঘটকৰ ব্যৱহাৰৰ জৰিয়তে হওক বা ডিভাইচৰ কাৰ্য্যকলাপৰ জৰিয়তে হওক।
60 °C, Pt/C এনোড আৰু 80 μm AEM ত কাম কৰা কোষ ৰেফাৰেন্স H2 ইলেক্ট্ৰ'ড ব্যৱহাৰ কৰি এটা কোষ ভল্টেজ বিভাজন। b এনোডিক বিআয়নীকৃত পানীৰ বিভিন্ন প্ৰবাহৰ হাৰ ব্যৱহাৰ কৰি ২০০ মিলি এচ/চে.মি.২ ত সংগ্ৰহ কৰা FE আৰু ফৰ্মিক এচিডৰ ঘনত্ব। c যেতিয়া এনোডে বিভিন্ন ঘনত্বত ফৰ্মিক এচিড সংগ্ৰহ কৰে, তেতিয়া কোষৰ ভল্টেজ ২০০ mA/cm2 হয়। ভুল বাৰে তিনিটা ভিন্ন জোখৰ মানক বিচ্যুতিক প্ৰতিনিধিত্ব কৰে। d ৰাষ্ট্ৰীয় ঔদ্যোগিক গড় বিদ্যুতৰ মূল্য ০.০৬৮ মাৰ্কিন ডলাৰ/কিলোৱাট ঘণ্টা আৰু ৪.৫ মাৰ্কিন ডলাৰ/কিলোগ্ৰাম হাইড্ৰজেন ব্যৱহাৰ কৰি বিভিন্ন বিআয়নীকৃত পানীৰ প্ৰবাহৰ হাৰত কৰ্মক্ষমতাৰ দ্বাৰা ভাঙি দিয়া নূন্যতম বিক্ৰী মূল্য। (*: এনোডত ফৰ্মিক এচিডৰ নূন্যতম অক্সিডেচন অৱস্থা ১০ এম এফ এ বুলি ধৰা হয়, ৰাষ্ট্ৰীয় গড় ঔদ্যোগিক বিদ্যুতৰ মূল্য ০.০৬৮ ডলাৰ/কিলোৱাট ঘণ্টা, আৰু হাইড্ৰজেন ৪.৫ ডলাৰ/কিলোগ্ৰাম। **: নূন্যতম অক্সিডেচন অৱস্থা ফৰ্মিক এচিড বুলি ধৰা হয়। এনোডত এফ এৰ ঘনত্ব ১.৩ এম এনোড, ভৱিষ্যতৰ আশা কৰা বিদ্যুতৰ মূল্য ০.০৩ ডলাৰ/কিলোৱাট ঘন্টা, আৰু... বিন্দুযুক্ত ৰেখাই ৮৫ wt% FA ৰ বজাৰ মূল্যক প্ৰতিনিধিত্ব কৰে।
চিত্ৰ ৫dত দেখুওৱাৰ দৰে এক পৰিসৰৰ পৰিচালনাৰ অৱস্থাত ইন্ধন সমাবেশসমূহৰ নূন্যতম বিক্ৰী মূল্য লাভ কৰিবলৈ এটা টেকন’-ইকনমিক বিশ্লেষণ (TEA) কৰা হৈছিল। TEA ৰ বাবে পদ্ধতি আৰু পটভূমিৰ তথ্য SI ত পোৱা যাব। যেতিয়া এনোডৰ নিৰ্গমনত এল চিৰ ঘনত্ব বেছি হয়, তেতিয়া কোষ ভল্টেজ বেছি হোৱাৰ পিছতো পৃথকীকৰণৰ খৰচ হ্ৰাস পোৱাৰ বাবে ইন্ধন সমাবেশৰ সামগ্ৰিক খৰচ হ্ৰাস পায়। যদি অনুঘটক বিকাশ বা ইলেক্ট্ৰ’ড প্ৰযুক্তিৰ জৰিয়তে ফৰ্মিক এচিডৰ এনোডিক অক্সিডেচন কম কৰিব পৰা যায়, তেন্তে কম কোষ ভল্টেজ (১.৬৬ ভি) আৰু এফ্লুৱেণ্টত অধিক এফ এৰ ঘনত্ব (১০ এম)ৰ সংমিশ্ৰণে ইলেক্ট্ৰ’কেমিকেল এফ এ উৎপাদনৰ খৰচ ০.৭৪ মাৰ্কিন ডলাৰ/কিলোগ্ৰাম (বিদ্যুতৰ ওপৰত ভিত্তি কৰি)লৈ হ্ৰাস কৰিব। মূল্য) ০.০৬৮ ডলাৰ/কিলোৱাট ঘণ্টা আৰু ৪.৫ ডলাৰ/কিলোগ্ৰাম হাইড্ৰজেন৪২। তদুপৰি, নবীকৰণযোগ্য বিদ্যুতৰ ভৱিষ্যতৰ প্ৰকল্পিত ব্যয় ০.০৩ ডলাৰ/কিলোৱাট ঘণ্টা আৰু হাইড্ৰজেনৰ ২.৩ ডলাৰ/কিলোগ্ৰামৰ সৈতে মিলিলে এফ এৰ বর্জ্য পানীৰ লক্ষ্য ১৩ লাখলৈ হ্ৰাস পায়, যাৰ ফলত চূড়ান্ত প্ৰকল্পিত উৎপাদন ব্যয় হ’ল ০.৬৬ মাৰ্কিন ডলাৰ/কিলোগ্ৰাম৪৩। বৰ্তমান বজাৰৰ মূল্যৰ সৈতে ইয়াৰ তুলনাযোগ্য। এইদৰে ইলেক্ট্ৰ'ড পদাৰ্থ আৰু গঠনৰ ওপৰত গুৰুত্ব আৰোপ কৰা ভৱিষ্যতৰ প্ৰচেষ্টাই এনোডাইজেচন আৰু অধিক হ্ৰাস কৰিব পাৰে আৰু লগতে কম কোষ ভল্টেজত কাৰ্য্যই অধিক এল চি ঘনত্ব উৎপন্ন কৰিবলৈ অনুমতি দিব পাৰে।
সামৰণিত ক’বলৈ গ’লে আমি CO2 ফৰ্মিক এচিডলৈ হ্ৰাস কৰাৰ বাবে কেইবাটাও শূন্য-ব্যৱধান MEA গঠন অধ্যয়ন কৰিছো আৰু ফলস্বৰূপে ফৰ্মিক এচিডৰ বাবে মেমব্ৰেন ভৰ স্থানান্তৰ আন্তঃপৃষ্ঠ সহজ কৰি তুলিবলৈ এটা ছিদ্ৰযুক্ত কেটিয়ন বিনিময় পৰ্দা (PECM)কে ধৰি এটা কম্পোজিট ফৰৱাৰ্ড-বাইজড বাইপোলাৰ মেমব্ৰেন থকা এটা গঠন প্ৰস্তাৱ কৰিছো। . এই বিন্যাসে ০.২৫ এম পৰ্যন্ত ঘনত্বত (৩.৩ মিলিলিটাৰ/মিনিটৰ এনোড DI প্ৰবাহৰ হাৰত) >৯৬% ফৰ্মিক এচিড উৎপন্ন কৰে। অধিক DI প্ৰবাহৰ হাৰত (২৫ মিলিলিটাৰ/মিনিট) এই বিন্যাসে ২৫ চে.মি.২ কোষ এলেকা ব্যৱহাৰ কৰি ১.৭ ভিত ২০০ মিলিএল/চে.মি. মধ্যমীয়া এনোডিক ডি আই হাৰত (১০ মিলিলিটাৰ/মিনিট), পিইচিএম সংৰূপই ২০০ মিলিএল/চে.মি. বাণিজ্যিকভাৱে উপলব্ধ অনুঘটক আৰু পলিমেৰিক মেমব্ৰেন পদাৰ্থৰ দ্বাৰা লাভ কৰা উচ্চ স্থিৰতা আৰু নিৰ্বাচনশীলতাক অনুকূলিত ইলেক্ট্ৰ' অনুঘটকৰ সৈতে সংযুক্ত কৰি আৰু অধিক বৃদ্ধি কৰিব পাৰি। তাৰ পিছৰ কামে ফৰ্মিক এচিড অক্সিডেচন হ্ৰাস কৰিবলৈ অপাৰেটিং অৱস্থা, এনোড অনুঘটকৰ নিৰ্বাচনশীলতা, আৰু এম ই এ গঠন সামঞ্জস্য কৰাত মনোনিৱেশ কৰিব, যাৰ ফলত কম কোষ ভল্টেজত অধিক ঘনীভূত এফ্লুৱেণ্ট পোৱা যাব। ইয়াত উপস্থাপন কৰা ফৰ্মিক এচিডৰ বাবে কাৰ্বন ডাই অক্সাইড ব্যৱহাৰ কৰাৰ সহজ পদ্ধতিয়ে এনোলাইট আৰু কেথলাইট কক্ষ, চেণ্ডুইচ উপাদান আৰু বিশেষ সামগ্ৰীৰ প্ৰয়োজনীয়তা নাইকিয়া কৰে, যাৰ ফলত কোষৰ শক্তিৰ কাৰ্যক্ষমতা বৃদ্ধি পায় আৰু ব্যৱস্থাৰ জটিলতা হ্ৰাস পায়, যাৰ ফলত ইয়াক বৃদ্ধি কৰাটো সহজ হয়। প্ৰস্তাৱিত সংৰূপটোৱে কাৰিকৰী আৰু অৰ্থনৈতিকভাৱে কাৰ্য্যক্ষম CO2 ৰূপান্তৰ উদ্যোগৰ ভৱিষ্যত উন্নয়নৰ বাবে এক মঞ্চ প্ৰদান কৰে।
অন্যথা উল্লেখ নকৰালৈকে সকলো ৰাসায়নিক গ্ৰেডৰ সামগ্ৰী আৰু দ্রাৱক লাভ কৰা ধৰণে ব্যৱহাৰ কৰা হৈছিল। বিচমুথ অক্সাইড অনুঘটক (Bi2O3, 80 nm) ইউ এছ ৰিচাৰ্চ নেন’মেটেৰিয়েলছ, ইনকৰ্পৰেটেডৰ পৰা ক্ৰয় কৰা হৈছিল। পলিমাৰ পাউদাৰ (AP1-CNN8-00-X) IONOMR দ্বাৰা প্ৰদান কৰা হৈছিল। অমনিছলভ® ব্ৰেণ্ডৰ এন-প্ৰ’পেনল (nPA) আৰু অতি বিশুদ্ধ পানী (১৮.২ Ω, মিলি–কিউ® এডভান্টেজ এ১০ পানী বিশুদ্ধকৰণ ব্যৱস্থা) মিলিপ’ৰ চিগমাৰ পৰা ক্ৰয় কৰা হৈছিল। এচিএছ প্ৰমাণিত মিথানল আৰু এচিটন ক্ৰমে ভিডব্লিউআৰ কেমিকেলছ বিডিএইচ® আৰু ফিচাৰ কেমিকেলৰ পৰা ক্ৰয় কৰা হয়। পলিমাৰ গুড়িটো এচিটন আৰু মিথানলৰ মিশ্ৰণৰ সৈতে ওজনৰ অনুপাত ১:১ মিহলাই ৬.৫ wt.% ঘনত্বৰ পলিমাৰ বিক্ষিপ্তকৰণ পোৱা গ’ল। ৩০ মিলিলিটাৰৰ জাৰত ২০গ্ৰাম Bi2O3, অতি বিশুদ্ধ পানী, nPA আৰু আয়ন’মাৰ বিক্ষিপ্তকৰণ মিহলাই অনুঘটকীয় চিয়াঁহী প্ৰস্তুত কৰক। ৰচনাটোত ৩০ wt.% অনুঘটক, আয়নমাৰ আৰু অনুঘটকৰ ভৰৰ অনুপাত ০.০২ আৰু এলকহল আৰু পানীৰ ভৰৰ অনুপাত ২:৩ (৪০ wt.% nPA) আছিল। মিশ্ৰণৰ আগতে ৭০গ্ৰাম গ্লেন মিলছ ৫ মিলিমিটাৰ জিৰকনিয়া গ্ৰাইণ্ডিং মেটেৰিয়েল মিশ্ৰণটোত যোগ কৰা হৈছিল। নমুনাবোৰ ফিচাৰব্ৰেণ্ডTM ডিজিটেল বটল ৰোলাৰত ৮০ আৰ পি এমত ২৬ ঘণ্টা ধৰি ৰখা হৈছিল। চিয়াঁহী প্ৰয়োগ কৰাৰ আগতে ২০ মিনিট বহিবলৈ দিব। 22°C ত 1/2′′ x 16′′ লেবৰেটৰী ৱায়াৰৱাাউণ্ড ৰিফিল (RD Specialties – 60 মিল ব্যাসৰ) ব্যৱহাৰ কৰি Qualtech অটোমেটিক এপ্লিকেটৰ (QPI-AFA6800) ত Bi2O3 চিয়াঁহী প্ৰয়োগ কৰা হৈছিল। ৫ মিলিলিটাৰ অনুঘটকীয় চিয়াঁহী ৭.৫ x ৮ ইঞ্চিৰ চিগ্ৰাছেট ৩৯ বি বি কাৰ্বন গেছ প্ৰসাৰণ বাহক (ইন্ধন কোষ সংৰক্ষণ)ত ৫৫ মিলিমিটাৰ/ছেকেণ্ডৰ নিৰ্দিষ্ট গড় গতিৰে ৰড নিক্ষেপ কৰি প্ৰয়োগ কৰা হৈছিল। এই আৱৰণযুক্ত ইলেক্ট্ৰ’ডবোৰ অভেনলৈ স্থানান্তৰিত কৰি ৮০ ডিগ্ৰী চেলছিয়াছত শুকুৱাই লওক। ৰড আৱৰণ প্ৰক্ৰিয়া আৰু GDE আৱৰণৰ ছবি চিত্ৰ S4a আৰু b ত দেখুওৱা হৈছে। এক্স-ৰে ফ্লু’ৰেচেন্স (XRF) যন্ত্ৰ (Fischerscope® XDV-SDD, Fischer-Technolgy Inc. USA) এ নিশ্চিত কৰিলে যে আৱৰণযুক্ত GDE লোডিং ৩.০ মিলিগ্ৰাম Bi2O3/cm2।
এনিয়ন বিনিময় পৰ্দা (AEM) আৰু ছিদ্ৰযুক্ত CEM যুক্ত কম্পোজিট মেমব্ৰেন কনফিগাৰেচনৰ বাবে। CEM স্তৰ হিচাপে ১৫ মাইক্ৰ’মিটাৰ নামমাত্ৰ বেধৰ Nafion NC700 (Chemours, USA) ব্যৱহাৰ কৰা হৈছিল। এনোডিক অনুঘটকটো পোনে পোনে FEM ৰ ওপৰত ০.৮৩ আয়নমাৰ আৰু কাৰ্বন অনুপাত আৰু ২৫ চে.মি. এনোড অনুঘটক হিচাপে ০.২৫ মিলিগ্ৰাম পিটি/চে.মি. অনুঘটকৰ এনোড স্তৰৰ বাবে আয়ন’মাৰ হিচাপে Nafion D2020 (Ion Power, USA) ব্যৱহাৰ কৰা হৈছিল। চি ই এম ফিল্মত ৩ মিলিমিটাৰ ব্যৱধানত সমান্তৰাল ৰেখা কাটি চি ই এম ছিদ্ৰ কৰা হয়। ছিদ্ৰ প্ৰক্ৰিয়াৰ সবিশেষ চিত্ৰ S12b আৰু c ত দেখুওৱা হৈছে। এক্স-ৰে কম্পিউটেড ট’ম’গ্ৰাফী ব্যৱহাৰ কৰি নিশ্চিত কৰা হ’ল যে ছিদ্ৰৰ ফাঁক ৩২.৬ মাইক্ৰ’মিটাৰ, যিটো চিত্ৰ S12d আৰু e ত দেখুওৱা হৈছে। কোষ সমাবেশৰ সময়ত, এটা অনুঘটক-আৱৰণযুক্ত ছিদ্ৰযুক্ত CEM পৰ্দা ২৫ চে.মি.২ টৰে কাগজ (৫ wt% PTFE ট্ৰিটমেণ্ট, ফিউৱেল চেল ষ্ট’ৰ, আমেৰিকা)ত ৰখা হৈছিল। ২৫, ৪০ বা ৮০ মাইক্ৰ’মিটাৰ ডাঠ এ ই এম মেমব্ৰেন (PiperION, Versogen, USA) CEM ৰ ওপৰত আৰু তাৰ পিছত GDE কেথ’ডৰ ওপৰত ৰখা হৈছিল। গোটেই প্ৰবাহ ক্ষেত্ৰখন ঢাকিবলৈ এ ই এম মেমব্ৰেনখন ৭.৫ × ৭.৫ চে.মি. এনোড আৰু কেথ'ড দুয়োটাই পিটিএফই স্পেচাৰ ব্যৱহাৰ কৰে যিবোৰ যথেষ্ট ডাঠ যাতে ১৮% অনুকূল GDE সংকোচন লাভ কৰিব পাৰে। বেটাৰি সমাবেশ প্ৰক্ৰিয়াৰ বিৱৰণ চিত্ৰ S12a ত দেখুওৱা হৈছে।
পৰীক্ষাৰ সময়ত একত্ৰিত কোষটোক ৬০ ডিগ্ৰী চেলছিয়াছত (উষ্ণতা নিৰ্ভৰশীলতা অধ্যয়নৰ বাবে ৩০, ৬০ আৰু ৮০ ডিগ্ৰী চেলছিয়াছ) ৰখা হৈছিল আৰু এনোডত ০.৮ লিটাৰ/মিনিট হাইড্ৰজেন গেছ আৰু কেথ’ডলৈ ২ লিটাৰ/মিনিট কাৰ্বন ডাই অক্সাইড যোগান ধৰা হৈছিল। এনোডিক আৰু কেথ’ডিক বায়ু প্ৰবাহ দুয়োটাকে ১০০% আপেক্ষিক আৰ্দ্ৰতা আৰু ২৫৯ কিলোপাৱাৰ নিৰপেক্ষ কেথ’ডিক চাপত আৰ্দ্ৰ কৰা হৈছিল। কাৰ্য্যৰ সময়ত কেথ'ড গেছৰ প্ৰবাহক ১ এম KOH দ্ৰৱৰ সৈতে ২ মিলিলিটাৰ/মিনিট হাৰত মিহলাই কেথ'ড অনুঘটক বিচনাৰ ব্যৱহাৰ আৰু আয়নিক পৰিবাহীতাক প্ৰসাৰিত কৰা হৈছিল। এনোড গেছৰ এটা ধাৰা বিআয়নীকৃত পানীৰ সৈতে ১০ মিলিলিটাৰ/মিনিট হাৰত মিহলাই এনোডত থকা ফৰ্মিক এচিড আঁতৰাই পেলাব লাগে। ডিভাইচ ইনপুট আৰু আউটপুটৰ বিৱৰণ চিত্ৰ S5 ত দেখুওৱা হৈছে। কেথ’ডৰ নিৰ্গমন গেছত CO2 থাকে আৰু ই CO আৰু H2 উৎপন্ন কৰে। জলীয় বাষ্প কণ্ডেন্সাৰ (২ ডিগ্ৰী চেলছিয়াছত কম উষ্ণতাৰ তাপ বিনিময়কাৰী)ৰ জৰিয়তে আঁতৰোৱা হয়। বাকী থকা গেছসমূহ গেছৰ সময় বিশ্লেষণৰ বাবে সংগ্ৰহ কৰা হ’ব। এনোডৰ প্ৰবাহটোও কণ্ডেন্সাৰৰ মাজেৰে পাৰ হৈ তৰল পদাৰ্থটোক গেছৰ পৰা পৃথক কৰিব। বর্জ্য পানী পৰিষ্কাৰ শিশিত সংগ্ৰহ কৰি লিকুইড ক্ৰ’ন’মেট্ৰি ব্যৱহাৰ কৰি বিশ্লেষণ কৰি উৎপাদিত ফৰ্মিক এচিডৰ পৰিমাণ নিৰ্ণয় কৰা হ’ব। গাৰ্মি পটেনচিঅ’ষ্টেট (উল্লেখযোগ্য নম্বৰ ৩০কে, গাম্ৰী, আমেৰিকা) ব্যৱহাৰ কৰি বিদ্যুৎ ৰাসায়নিক পৰীক্ষা কৰা হৈছিল। মেৰুকৰণ বক্ৰ জুখিবৰ আগতে কোষটোক ২.৫ mA/cm2 স্কেন হাৰৰ সৈতে ৰৈখিক ভল্টেমেট্ৰি ব্যৱহাৰ কৰি ০ৰ পৰা ২৫০ mA/cm2ৰ পৰিসৰত ৪ বাৰ কণ্ডিচন কৰা হৈছিল। কেথ’ড গেছ আৰু এনোলাইট তৰল পদাৰ্থৰ নমুনা লোৱাৰ আগতে কোষটোক ৪ মিনিটৰ বাবে নিৰ্দিষ্ট বিদ্যুৎ প্ৰবাহৰ ঘনত্বত ৰখাৰ সৈতে গেলভান’ষ্টেটিক মোডত মেৰুকৰণ বক্ৰ পোৱা গৈছিল।
আমি কেথ’ড আৰু এনোডিক বিভৱ পৃথক কৰিবলৈ এম ই এত হাইড্ৰজেন ৰেফাৰেন্স ইলেক্ট্ৰ’ড ব্যৱহাৰ কৰো। ৰেফাৰেন্স ইলেক্ট্ৰ’ডৰ গঠন চিত্ৰ S6aত দেখুওৱা হৈছে। এম ই এ মেমব্ৰেন আৰু ৰেফাৰেন্স ইলেক্ট্ৰ’ড সংযোগ কৰিবলৈ আয়নিক দলং হিচাপে এটা নেফিয়ন মেমব্ৰেন (Nafion 211, IonPower, USA) ব্যৱহাৰ কৰা হৈছিল। নেফিয়ন ষ্ট্ৰিপৰ এটা মূৰ ২৯বিচি কাৰ্বন পেপাৰ (ফুৱেল চেল ষ্ট’ৰ, আমেৰিকা)ত ছিটিকি পৰা ০.২৫ মিলিগ্ৰাম পিটি/চে.মি. ). বিশেষ পলিইথেৰিথাৰকিটন (PEEK) হাৰ্ডৱেৰ ব্যৱহাৰ কৰা হয় গেছ ছিল কৰিবলৈ আৰু GDE আৰু Nafion ষ্ট্ৰিপৰ মাজত ভাল সংস্পৰ্শ নিশ্চিত কৰিবলৈ, আৰু ৰেফাৰেন্স ইলেক্ট্ৰ'ডক ইন্ধন কোষ হাৰ্ডৱেৰৰ সৈতে সংযোগ কৰিবলৈ। নাফিয়ন ষ্ট্ৰিপৰ আনটো মূৰ চিইএম বেটাৰীৰ ওলাই থকা প্ৰান্তৰ সৈতে সংযুক্ত কৰা হয়। চিত্ৰ S6b ত MEA ৰ সৈতে সংযুক্ত ৰেফাৰেন্স ইলেক্ট্ৰডৰ ক্ৰছ ছেকচন দেখুওৱা হৈছে।
কণ্ডেন্সাৰ আৰু গেছ-তৰল বিভাজকৰ মাজেৰে নিৰ্গমন গেছ পাৰ হোৱাৰ পিছত কেথ’ডৰ পৰা গেছৰ নমুনা লোৱা হয়। সংগ্ৰহ কৰা গেছটো ৪৯০০ মাইক্ৰ’ জিচি (১০ মাইক্ৰ’মিটাৰ আণৱিক চালনী, এজিলেণ্ট) ব্যৱহাৰ কৰি কমেও তিনিবাৰ বিশ্লেষণ কৰা হৈছিল। নমুনাবোৰ নিষ্ক্ৰিয় বহুস্তৰীয় এলুমিনিয়াম ফয়েল গেছৰ নমুনা বেগ SupelTM (চিগমা-এলড্ৰিচ)ত নিৰ্দিষ্ট সময়ৰ বাবে (৩০ ছেকেণ্ড) সংগ্ৰহ কৰা হৈছিল আৰু সংগ্ৰহৰ দুঘণ্টাৰ ভিতৰত মাইক্ৰ’গেছ ক্ৰ’মেট’গ্ৰাফত হাতেৰে সুমুৱাই দিয়া হৈছিল। বেজীৰ উষ্ণতা ১১০ ডিগ্ৰী চেলছিয়াছত নিৰ্ধাৰণ কৰা হৈছিল। কাৰ্বন মনোক্সাইড (CO) আৰু হাইড্ৰজেন (H2)ক গৰম কৰা (105 °C) চাপযুক্ত (28 psi) 10 m MS5A স্তম্ভত আৰ্গন (Matheson Gas-Matheson Purity)ক বাহক গেছ হিচাপে ব্যৱহাৰ কৰি পৃথক কৰা হৈছিল। এই সংযোগসমূহ বিল্ট-ইন থাৰ্মেল কণ্ডাক্টিভিটি ডিটেক্টৰ (TCD) ব্যৱহাৰ কৰি ধৰা পেলোৱা হয়। GC ক্ৰমেট'গ্ৰাম আৰু CO আৰু H2 মানাংকন বক্ৰ চিত্ৰ S7 ত দেখুওৱা হৈছে। এনোডৰ পৰা তৰল ফৰ্মিক এচিডৰ নমুনা নিৰ্দিষ্ট সময়ৰ বাবে (১২০ ছেকেণ্ড) সংগ্ৰহ কৰা হৈছিল আৰু ০.২২ মাইক্ৰ’মিটাৰ পিটিএফই চিৰিঞ্জ ফিল্টাৰ ব্যৱহাৰ কৰি ২ মিলিলিটাৰ শিশিত ফিল্টাৰ কৰা হৈছিল। শিশিত থকা তৰল পদাৰ্থসমূহ এজিলেণ্ট ১২৬০ ইনফিনিটি II বায়’ইনাৰ্ট হাই-পাৰফৰমেন্স লিকুইড ক্ৰ’মাট’গ্ৰাফী (HPLC) ব্যৱস্থা ব্যৱহাৰ কৰি বিশ্লেষণ কৰা হৈছিল, য’ত ২০ μl নমুনা ৪ মিলিমিটাৰ ছালফিউৰিক এচিড (H2SO4)ৰ চলন্ত পৰ্যায়ৰ সৈতে অটোচেম্পলাৰ (G5668A)ৰ জৰিয়তে ইনজেকচন কৰা হৈছিল। ) ০.৬ মিলিলিটাৰ/মিনিটৰ প্ৰবাহৰ হাৰত (চতুৰ্থ স্তৰৰ পাম্প G5654A)। গৰম কৰা (৩৫ ডিগ্ৰী চেলছিয়াছ, কলাম অভেন G7116A) এমিনেক্স এইচ পি এক্স-৮৭এইচ ৩০০ × ৭.৮ মিলিমিটাৰ (বায়’-ৰেড)ত আৰু তাৰ আগতে মাইক্ৰ’-গাৰ্ড কেটিয়ন এইচ গাৰ্ড কলামত পণ্যসমূহ পৃথক কৰা হৈছিল। ডাইঅ’ড এৰে ডিটেক্টৰ (DAD) ব্যৱহাৰ কৰি ফৰ্মিক এচিড ধৰা পেলোৱা হৈছিল। ২১০ এন এম তৰংগদৈৰ্ঘ্য আৰু ৪ এন এম বেণ্ডউইডথত। এইচ পি এল ক্ৰ'মেট'গ্ৰাম আৰু ফৰ্মিক এচিডৰ মানক মানাংকন বক্ৰ চিত্ৰ S7 ত দেখুওৱা হৈছে।
গেছৰ উৎপাদক (CO আৰু H2) FE তলত দিয়া সমীকৰণটো ব্যৱহাৰ কৰি গণনা কৰা হয়, আৰু গেছৰ মুঠ মোল আদৰ্শ গেছ সমীকৰণ ব্যৱহাৰ কৰি গণনা কৰা হয়:
ইয়াৰ ভিতৰত: \({n}_{i}\): বিদ্যুৎ ৰাসায়নিক বিক্ৰিয়াত ইলেক্ট্ৰনৰ সংখ্যা। \(F\): ফেৰাডেৰ ধ্ৰুৱক। \({C}_{i}\): এইচ পি এল চি তৰল পদাৰ্থৰ ঘনত্ব। \(V\): এটা নিৰ্দিষ্ট সময়ৰ ভিতৰত সংগ্ৰহ কৰা তৰল নমুনাৰ আয়তন t. \(j\): বৰ্তমানৰ ঘনত্ব। \(A\): ইলেক্ট্ৰ’ডৰ জ্যামিতিক ক্ষেত্ৰফল (২৫ চে.মি.)। \(t\): নমুনা সংগ্ৰহৰ সময়সীমা। \(P\): নিৰপেক্ষ চাপ। \({x}_{i}\): GC দ্বাৰা নিৰ্ধাৰিত গেছৰ মোল শতাংশ। \(R\): গেছ ধ্ৰুৱক। \(T\): উষ্ণতা।
এনোডিক কেটিয়নৰ ঘনত্বৰ পৰিমাণ নিৰ্ণয় কৰা হৈছিল ইণ্ডাক্টিভলি কাপল্ড প্লাজমা এটমিক ইমিছন স্পেকট্ৰস্কপি (ICP-OES) ব্যৱহাৰ কৰি। এনোডত লিচ বা বিস্তাৰিত হ'ব পৰা কেটিয়নসমূহৰ ভিতৰত Ti, Pt, Bi আৰু K অন্তৰ্ভুক্ত। K ৰ বাহিৰে বাকী সকলো কেটিয়ন ধৰা পেলোৱা সীমাৰ তলত আছিল। দ্ৰৱটোত আয়ন গঠন কৰি এনোডক প্ৰ’টন বা অন্যান্য কেটিয়নৰ সৈতে যোৰ কৰিবলৈ এৰি দিয়ে। গতিকে ফৰ্মিক এচিডৰ বিশুদ্ধতা এনেদৰে গণনা কৰিব পাৰি
ফৰ্মেট/এফ এ উৎপাদনে এটা বিশেষ এম ই এ কনফিগাৰেচন ব্যৱহাৰ কৰি ব্যৱহৃত প্ৰতি কিলোৱাট ঘণ্টা বিদ্যুতত উৎপাদিত এফ এৰ পৰিমাণক মল/কিলোৱাট ঘণ্টাত প্ৰতিনিধিত্ব কৰে। ইয়াক নিৰ্দিষ্ট কাৰ্য্যকৰী পৰিস্থিতিত বিদ্যুৎ প্ৰবাহৰ ঘনত্ব, কোষ ভল্টেজ আৰু ফেৰাডেৰ কাৰ্যক্ষমতাৰ ওপৰত ভিত্তি কৰি গণনা কৰা হয়।
সামগ্ৰিক ভৰৰ ভাৰসাম্যৰ ওপৰত ভিত্তি কৰি এনোডত অক্সিডাইজ হোৱা ফৰ্মিক এচিডৰ পৰিমাণ গণনা কৰা। কেথ’ডত তিনিটা প্ৰতিযোগী বিক্ৰিয়া ঘটে: হাইড্ৰজেন বিৱৰ্তন, CO2 ৰ CO লৈ হ্ৰাস আৰু CO2 ৰ ফৰ্মিক এচিডলৈ হ্ৰাস। যিহেতু আমাৰ এণ্টনত ফৰ্মিক এচিড অক্সিডেচন প্ৰক্ৰিয়া আছে, সেয়েহে ফৰ্মিক এচিড এফ ইক দুটা ভাগত ভাগ কৰিব পাৰি: ফৰ্মিক এচিড সংগ্ৰহ আৰু ফৰ্মিক এচিড অক্সিডেচন। সামগ্ৰিক ভৰ ভাৰসাম্যটো এনেদৰে লিখিব পাৰি:
এইচ পি এল চিৰ দ্বাৰা সংগ্ৰহ কৰা ফৰ্মিক এচিড, হাইড্ৰজেন আৰু চি অ’ৰ পৰিমাণ নিৰ্ণয় কৰিবলৈ আমি জি চি ব্যৱহাৰ কৰিলোঁ। মন কৰিবলগীয়া যে পৰিপূৰক চিত্ৰ S5 ত দেখুওৱা চেটআপ ব্যৱহাৰ কৰি এনোডৰ পৰা বেছিভাগ ফৰ্মিক এচিড সংগ্ৰহ কৰা হৈছিল। কেথ'ড চেম্বাৰৰ পৰা সংগ্ৰহ কৰা ফৰ্মেটৰ পৰিমাণ গুৰুত্বহীন, প্ৰায় দুটা ক্ৰমৰ পৰিমাণ কম আৰু মুঠ পৰিমাণৰ এছ চিৰ ০.৫%তকৈ কম।
ইয়াত ব্যৱহৃত অবিৰত পৰিবহণ আৰ্হিটো একে ধৰণৰ ব্যৱস্থাৰ ওপৰত পূৰ্বৰ কামৰ ওপৰত ভিত্তি কৰি কৰা হৈছে34। ইলেক্ট্ৰনিক আৰু আয়নিকভাৱে পৰিবাহী পৰ্যায়ত পানীৰ ঘনত্ব আৰু ইলেক্ট্ৰষ্টেটিক বিভৱ নিৰ্ণয় কৰিবলৈ পোৱাচন-নেৰ্ষ্ট-প্লাংক (PNP) সমীকৰণৰ সংযুক্ত ব্যৱস্থা ব্যৱহাৰ কৰা হয়। অন্তৰ্নিহিত সমীকৰণ আৰু আৰ্হি জ্যামিতিৰ বিশদ আভাস SI ত দিয়া হৈছে।
এই ব্যৱস্থাই আঠটা জলীয় পদাৰ্থৰ ঘনত্ব নিৰ্ধাৰণ কৰে (\({{{{{{{\rm{C}}}}}}{{{{{{\rm{O}}}}}}}}}_{2 \বাওঁফালে ({{{{{{\rm{aq}}}}}\ সোঁফালে)}\), \({{{{{{{\rm{H}}}}}}}}^{+ }\ ), \({{{{{{\rm{H}}}}}}}} ({{{{{\rm{O}}}}}}{{{{{{\rm{H}}}}}}^{-}\), \({{{ {{{ \rm{ HCO}}}}}}}}_{3}^{-}\), \({{{{{{\rm{CO}}}}}}_{3}^{ ২-} \ ),\ ({{{{{\rm{HCOOH}}}}}}\), \({{{{{{{\rm{HCOO}}}}}}}}^{- }\) আৰু \({{{ {{{\rm{K}}}}}}^{+}\)), আয়নিক পৰিবাহী পৰ্যায়ত ইলেক্ট্ৰষ্টেটিক বিভৱ (\({\phi }_{I}\ )) আৰু এনোডিক আৰু কেথ'ডিক ইলেক্ট্ৰন পৰিবাহীতা। পৰ্যায়ত ইলেক্ট্ৰষ্টেটিক বিভৱ (ক্ৰমে \({\phi }_{A}\) আৰু \({\phi }_{C}\))। বৰঞ্চ স্থানীয় বৈদ্যুতিক নিৰপেক্ষতা বা আধান বিতৰণ ফলন উপলব্ধি নহয়, স্থান আধান অঞ্চলটো পোৱাচনৰ সমীকৰণ ব্যৱহাৰ কৰি পোনপটীয়াকৈ সমাধান কৰা হয়; এই পদ্ধতিয়ে আমাক CEM|AEM, CEM|Pore, আৰু AEM|Pore আন্তঃপৃষ্ঠত Donnan বিকৰ্ষণ প্ৰভাৱসমূহ প্ৰত্যক্ষভাৱে মডেল কৰিবলৈ অনুমতি দিয়ে। ইয়াৰ উপৰিও অনুঘটকৰ এনোডিক আৰু কেথ’ডিক স্তৰত আধান পৰিবহণ বৰ্ণনা কৰিবলৈ ছিদ্ৰযুক্ত ইলেক্ট্ৰ’ড তত্ত্ব (PET) ব্যৱহাৰ কৰা হয়। লেখকসকলৰ জ্ঞাতসাৰে এই কামে একাধিক স্থান আধান অঞ্চল থকা ব্যৱস্থাত পিইটিৰ প্ৰথম প্ৰয়োগক প্ৰতিনিধিত্ব কৰে।
GDE BOT আৰু EOT কেথ'ডৰ নমুনাসমূহ 8.0 keV এক্স-ৰে উৎস, শোষণ আৰু বহল ক্ষেত্ৰৰ ধৰণ, আৰু ছবি সংযোজন1ৰ সৈতে Zeiss Xradia 800 Ultra ব্যৱহাৰ কৰি পৰীক্ষা কৰা হৈছিল। ৫০ ছেকেণ্ডৰ এক্সপ’জাৰ টাইমৰ সৈতে -৯০°ৰ পৰা ৯০°লৈকে ৯০১টা ছবি সংগ্ৰহ কৰা হৈছিল। ৬৪ এন এম ভক্সেল আকাৰৰ বেক প্ৰজেকচন ফিল্টাৰ ব্যৱহাৰ কৰি পুনৰ্গঠন কৰা হৈছিল। বিশেষভাৱে লিখা ক’ড ব্যৱহাৰ কৰি বিভাজন আৰু কণিকাৰ আকাৰ বিতৰণৰ বিশ্লেষণ কৰা হৈছিল।
ইলেক্ট্ৰন মাইক্ৰস্কোপিক বৈশিষ্ট্য নিৰ্ণয়ৰ অন্তৰ্গত হীৰা কটাৰীৰে অতিপাতল ছেকচনিঙৰ বাবে প্ৰস্তুতিৰ বাবে ইপক্সি ৰেজিনত পৰীক্ষাৰ এমইএসমূহ সন্নিৱিষ্ট কৰা হয়। প্ৰতিটো এম ই এৰ ক্ৰছ ছেকচন ৫০ৰ পৰা ৭৫ এন এম ডাঠলৈ কাটি দিয়া হৈছিল। স্কেনিং ট্ৰেন্সমিছন ইলেক্ট্ৰন মাইক্ৰস্কোপি (STEM) আৰু শক্তি-বিক্ষিপ্ত এক্স-ৰে স্পেকট্ৰস্কপি (EDS) জোখৰ বাবে এটা টালছ এফ২০০এক্স ট্ৰেন্সমিছন ইলেক্ট্ৰন মাইক্ৰস্কোপ (থাৰ্মো ফিচাৰ চাইন্টিফিক) ব্যৱহাৰ কৰা হৈছিল। মাইক্ৰস্কোপটোত ৪টা উইণ্ড’লেছ এছডিডি ডিটেক্টৰৰ সৈতে ইডিএছ ছুপাৰ-এক্স ব্যৱস্থা আছে আৰু ই ২০০ কেভিত কাম কৰে।
ব্ৰুকাৰ এডভান্স ডি ৮ পাউদাৰ এক্স-ৰে ডিফ্ৰেক্টমিটাৰত পাউদাৰ এক্স-ৰে বিবৰ্তন আৰ্হি (পিএক্সআৰডি) ৪০ কেভি আৰু ৪০ মিলি এম্পিয়াৰত কাম কৰা Ni-ফিল্টাৰ কৰা Cu Kα বিকিৰণৰ সৈতে পোৱা গৈছিল। স্কেনিং ৰেঞ্জ ১০°ৰ পৰা ৬০°, ষ্টেপৰ আকাৰ ০.০০৫°, আৰু তথ্য আহৰণৰ গতি প্ৰতি ষ্টেপত ১ ছেকেণ্ড।
Bi2O3 Bi L3 অনুঘটকৰ প্ৰান্তত থকা RAS বৰ্ণালীক ঘৰতে বনোৱা কোষ ব্যৱহাৰ কৰি বিভৱৰ ফলন হিচাপে জুখিছিল। 156.3 μL আয়নমাৰ দ্ৰৱ (6.68%) ৰ সৈতে মিহলি 26.1 মিলিগ্ৰাম Bi2O3 ব্যৱহাৰ কৰি Bi2O3 অনুঘটকীয় আয়ন'মাৰ চিয়াঁহী প্ৰস্তুত কৰা হৈছিল আৰু 1 M KOH, পানী (157 μL) আৰু আইছ'প্ৰ'পাইল এলক'হল (104 μL) ৰ সৈতে নিষ্ক্ৰিয় কৰি আয়ন'মাৰ চিয়াঁহী পোৱা গৈছিল। অনুঘটক সহগ ০.৪। গ্ৰেফিন শ্বীটত আয়তাকাৰ দাগ (১০×৪ মিলিমিটাৰ)ত Bi2O3 অনুঘটকৰ লোডিং ০.৫ মিলিগ্ৰাম/চে.মি. বাকী গ্ৰেফিন শ্বীটত কেপটন আৱৰণ দিয়া হয় যাতে এই অংশবোৰ ইলেক্ট্ৰ’লাইটৰ পৰা পৃথক কৰিব পৰা যায়। অনুঘটক-আৱৰণযুক্ত গ্ৰেফিন শ্বীট দুটা পিটিএফইৰ মাজত সুমুৱাই দিয়া হৈছিল আৰু স্ক্ৰুৰে কোষৰ দেহত (PEEK) সুৰক্ষিত কৰা হৈছিল, চিত্ৰ S8। Hg/HgO (1 M NaOH) এ ৰেফাৰেন্স ইলেক্ট্ৰ'ড হিচাপে কাম কৰিছিল আৰু কাৰ্বন পেপাৰে কাউণ্টাৰ ইলেক্ট্ৰ'ড হিচাপে কাম কৰিছিল। হাইড্ৰজেন-সংপৃক্ত 0.1 M KOH ত ডুবাই ৰখা প্লেটিনাম তাঁৰ ব্যৱহাৰ কৰি Hg/HgO ৰেফাৰেন্স ইলেক্ট্ৰ'ডটো মানাংকন কৰি সকলো জুখি উলিওৱা বিভৱক উলটিব পৰা হাইড্ৰ'জেন ইলেক্ট্ৰ'ড (RHE) স্কেললৈ ৰূপান্তৰিত কৰা হৈছিল। 0.1 M KOH ত ডুবাই ৰখা Bi2O3/গ্ৰাফিন শ্বীট ৱৰ্কিং ইলেক্ট্ৰডৰ বিভৱ নিৰীক্ষণ কৰি, 30 °C লৈ গৰম কৰি XRD বৰ্ণালী পোৱা গৈছিল। ইলেক্ট্ৰ’লাইটটো বেটাৰীত চলাচল কৰে, ইলেক্ট্ৰ’লাইটৰ প্ৰৱেশদ্বাৰ কোষৰ তলত আৰু আউটলেটটো ওপৰত থাকে যাতে বুদবুদ গঠন হ’লে ইলেক্ট্ৰ’লাইটে অনুঘটক স্তৰৰ সৈতে সংস্পৰ্শ কৰে। কাম কৰা ইলেক্ট্ৰ’ডৰ বিভৱ নিয়ন্ত্ৰণ কৰিবলৈ চি এইচ ইনষ্ট্ৰুমেণ্টছ ৭৬০ই পটেনচিঅ’ষ্টেট ব্যৱহাৰ কৰা হৈছিল। বিভৱ ক্ৰমটো আছিল এটা মুক্ত বৰ্তনীৰ বিভৱ: -১০০, -২০০, -৩০০, -৪০০, -৫০০, -৮০০, -৮৫০, -৯০০, -১০০০, -১১০০, -১৫০০ আৰু +৭০০ মিলিভোল্ট আৰ এইচ ইৰ ওপৰত নিৰ্ভৰ কৰি। সকলো iR বিভৱ সামঞ্জস্য কৰা হৈছে।
Bi L3 প্ৰান্ত (Bi ধাতুৰ বাবে ~13424 eV) এক্স-ৰে শোষণ সূক্ষ্ম গঠন (XAFS) বৰ্ণালীবিজ্ঞান চেনেল 10-ID, উন্নত ফ'টন উৎস (APS), আৰ্গন নেচনেল ফ্লু'ৰেচেন্স লেবৰেটৰীত সম্পন্ন কৰা হৈছিল। ৰাষ্ট্ৰীয় আৰ্হি জোখ-মাখ পৰীক্ষাগাৰ। এক্স-ৰে শক্তিক টিউন কৰিবলৈ তৰল নাইট্ৰজেনেৰে শীতল কৰা দুটা স্ফটিকযুক্ত Si(111) মনোক্ৰ’মেটৰ ব্যৱহাৰ কৰা হৈছিল আৰু হাৰমনিকৰ পৰিমাণ ক্ষীণ কৰিবলৈ ৰ’ডিয়াম আৱৰণযুক্ত দাপোন ব্যৱহাৰ কৰা হৈছিল। স্কেন শক্তি ১৩২০০ৰ পৰা ১৪৪০০ ইভিলৈকে ভিন্ন কৰা হৈছিল আৰু ফিল্টাৰ বা ছলাৰ স্লিট অবিহনে ৫ × ৫ চিলিকন পিন ডাইঅ'ড এৰে ব্যৱহাৰ কৰি প্ৰতিসৰণ জুখিছিল। দ্বিতীয় ডেৰাইভেটিভৰ শূন্য ক্ৰছিং শক্তিক Pt ফয়েলৰ L2 প্ৰান্তৰ মাজেৰে ১৩২৭১.৯০ eV ত মানাংকন কৰা হয়। বিদ্যুৎ ৰাসায়নিক কোষটোৰ ডাঠতাৰ বাবে একেলগে ৰেফাৰেন্স ষ্টেণ্ডাৰ্ডৰ বৰ্ণালী জুখিব পৰা নগ’ল। এইদৰে, সমগ্ৰ পৰীক্ষাটোত বাৰে বাৰে জোখ-মাখৰ ভিত্তিত আঘাতপ্ৰাপ্ত এক্স-ৰে শক্তিৰ গণনা কৰা স্কেন-টু-স্কেন পৰিৱৰ্তন ±০.০১৫ ইভি। Bi2O3 স্তৰৰ বেধৰ ফলত প্ৰতিসৰণ কিছু পৰিমাণে স্ব-শোষণ হয়; ইলেক্ট্ৰ'ডবোৰে আঘাতপ্ৰাপ্ত ৰশ্মি আৰু ডিটেক্টৰৰ তুলনাত এটা নিৰ্দিষ্ট দিশ বজাই ৰাখে, যাৰ ফলত সকলো স্কেন প্ৰায় একে হয়। এথেনা চফট্ ৱেৰৰ ৰৈখিক সংমিশ্ৰণ ফিটিং এলগৰিদম (সংস্কৰণ ০.৯.২৬) ব্যৱহাৰ কৰি Bi আৰু Bi2O3 মানদণ্ডৰ XANES অঞ্চলৰ সৈতে তুলনা কৰি বিচমাথৰ অক্সিডেচন অৱস্থা আৰু ৰাসায়নিক ৰূপ নিৰ্ণয় কৰিবলৈ নিয়াৰ-ফিল্ড XAFS বৰ্ণালী ব্যৱহাৰ কৰা হৈছিল। ক'ড IFEFFIT 44 দ্বাৰা।
এই লেখাত উল্লেখ কৰা পৰিসংখ্যা আৰু এই অধ্যয়নৰ অন্যান্য সিদ্ধান্তসমূহ সমৰ্থন কৰা তথ্যসমূহ যুক্তিসংগত অনুৰোধত সংশ্লিষ্ট লেখকৰ পৰা উপলব্ধ।
ক্ৰেণ্ডল বি এছ, ব্রিক্স টি, ৱেবাৰ আৰ এছ আৰু জিয়াও এফ. সেউজ মাধ্যমৰ যোগান শৃংখল H2 ৰ টেকন'-অৰ্থনৈতিক মূল্যায়ন। শক্তি ইন্ধন ৩৭, ১৪৪১–১৪৫০ (২০২৩)।
ইউনাছ এম, ৰেজাকাজেমি এম, আৰবাব এম এছ, শ্বাহ জে আৰু ৰেহমান ভি. সেউজ হাইড্ৰজেন সংৰক্ষণ আৰু প্ৰদান: অতি সক্ৰিয় সমজাতীয় আৰু বৈষম্যপূৰ্ণ অনুঘটক ব্যৱহাৰ কৰি ফৰ্মিক এচিডৰ ডিহাইড্ৰ'জেনেচন। আন্তৰ্জাতিকতা। জে গিড্ৰগ। শক্তি ৪৭, ১১৬৯৪–১১৭২৪ (২০২২)।
Nie, R. et al. বৈষম্যপূৰ্ণ পৰিৱৰ্তন ধাতু অনুঘটকৰ ওপৰত ফৰ্মিক এচিডৰ অনুঘটকীয় স্থানান্তৰ হাইড্ৰজেনেচনৰ শেহতীয়া অগ্ৰগতি। AKS কেটেলগ। ১১, ১০৭১–১০৯৫ (২০২১)।
ৰহিমি, এ, উলব্ৰিচ, এ, কুহ্ন, জে জে, আৰু ষ্টাল, এছ এছ ফৰ্মিক এচিড-প্ৰৰোচিত ডিপলিমাৰাইজেচন অক্সিডাইজড লিগনিনৰ সুগন্ধি যৌগলৈ। প্ৰকৃতি ৫১৫, ২৪৯–২৫২ (২০১৪)।
শ্বুলাৰ ই. ফৰ্মিক এচিডে CO 2 ব্যৱহাৰৰ বাবে এটা মূল মধ্যৱৰ্তী পদাৰ্থ হিচাপে কাম কৰে। সেউজীয়া। ৰাসায়নিক। ২৪, ৮২২৭–৮২৫৮ (২০২২)।
ঝৌ, এইচ. কাৰ্বহাইড্ৰেট আৰু লিগনিনৰ পৰিমাণ সামগ্ৰিকভাৱে বৃদ্ধিৰ বাবে ফ্ল'-থ্ৰু ফৰ্মিক এচিড ব্যৱহাৰ কৰি জৈৱবস্তুৰ দ্ৰুত অ-ধ্বংসাত্মক ভগ্নাংশকৰণ (≤১৫ মিনিট)। ৰসায়ন আৰু ৰসায়ন বিজ্ঞান ১২, ১২১৩–১২২১ (২০১৯)।
কেলভি, চি এইচ আৰু অন্যান্য। অভিযোজিত পৰীক্ষাগাৰৰ বিৱৰ্তনশীল তথ্য অভিযান্ত্ৰিকীকৰণ ব্যৱহাৰ কৰি ফৰ্মেটত কুপ্ৰিয়াভিডাছ নেকেটৰ এইচ১৬ৰ বৃদ্ধি বৃদ্ধি কৰা। বিপাকীয় পদাৰ্থ। অভিযন্তা। ৭৫, ৭৮–৯০ (২০২৩)।
ইছাই, অ আৰু লিণ্ডনাৰ, এছ এন গনজালেজ দে লা ক্ৰুজ, জে, টেনেনবয়ম, এইচ আৰু বাৰ-ইভেন, এ ফৰ্মেটৰ জৈৱ অৰ্থনীতি। সোঁত। মতামত। ৰাসায়নিক। জীৱবিজ্ঞান। ৩৫, ১–৯ (২০১৬)।