Гидроэлемент - Hydroelectric cell

A гидроэлемент түрі болып табылады гальваникалық элемент электр энергиясын өндіреді бөлінетін су молекулалары.[1][2][3][4]

Оны доктор Р.К. Котнала мен доктор Джоти Шах 2016 жылы ойлап тапты Үндістанның ұлттық физикалық зертханасы, Нью-Дели.[5][6][7] Су молекулаларының оттегі жетіспейтін, нан-кеуекті феррит / оксид бетінде диссоциациясы пайда болады гидроний және гидроксид иондарды электр қуатын алу үшін сәйкесінше Ag және Zn электродтары жинайды. Демек, нан-кеуекті, оттегі жетіспейтін магний феррит / металл оксидінің Zn және Ag электродтарымен үйлесімі гидроэлектрлік жасуша деп аталды.[8][9] Бөлме температурасында бір су молекуласының диссоциациясы үшін 1,23 В потенциал қажет, су молекулаларын олардың иондарына бөлу үшін сыртқы энергия қажет. Кәдімгі тәсілмен бұл ультрафиолет сәулесін (ультрафиолет), катализаторларды, фотондарды, термиялық және биохимиялық құралдарды қолдану арқылы сырттан жүзеге асырылады.[10] Феррит / оксид материалының нан-кеуекті беті, әдетте, адсорбцияланған күйде қол жетімді бөлме температурасында су молекулаларының құрамындағы иондарға диссоциациясы үшін жоғары реактивті беттерді қамтамасыз етеді.

Клетканың нан-кеуекті беті алғашқы сатысында химия-диссоциацияланған H + және OH- иондарын қамтамасыз етеді, содан кейін нанопоралардың ішінде дамыған жоғары электр өрісінің арқасында мол физикалық-диссоциациялану жүреді, нәтижесінде көптеген иондар түзіледі. Феррит / металл-оксид түйіршегінің қарама-қарсы беттеріне бекітілген Zn (мырыш) және Ag (күміс) электродтары қарама-қарсы полярлық иондарын бөліп, жинайды, нәтижесінде жасушада электр тогының ағымы пайда болады. Диаметрі екі дюймдік ұяшық 0,98 В максималды кернеуді және 120 мА қысқа тұйықталу тогын дамыта алады.[11][12][13][14][15][16][17][18][19][20]

Жұмыс принципі

Гидроэлектрлік жасуша оттегі жетіспейтін феррит / оксид түйіршіктерінің нанопоралы бетінде су диссоциациясы принципінде жұмыс істейді. Су молекулалары бастапқыда оттегі жетіспейтін нанопоралы бетінде Хими-диссоциацияланып, H + және OH- иондарына айналады, содан кейін түйіршік бетіндегі нанопораның ішінде H + ұсталуы нәтижесінде дамыған электростатикалық өріс арқылы үздіксіз физикалық-диссоциациялану жүреді. Бөлінген H + және OH- иондары сәйкесінше күміс (Ag) инертті катод және мырыш (Zn) анодына қарай жылжиды және сыртқы тізбектердегі ток генерациясы үшін осы электродтар арқылы жиналады. Бұл процесте 0,98 В & 70 мА 4,5 кв.см гидроэлектроэлементте пайда болады. Бұл реакцияда мырыш жұмсалады және баяу Zn (OH) 2 айналады және өте таза сутегі газы дамиды.

Реакция механизмі

Литиймен алмастырылған магний ферритінде:

4H2O → 2H3O+ + 2OH−

анодта (Zn):

2OH− + Zn → Zn (OH)2 + 2e− (-0,76 V)

катодта (Ag):

H3O+ + H3O+ + 2e− → H2↑ + 2H2O (+0,22 V)

Эцелл = 0,22 - (-.76) = 0,98 В

Дизайн

Гидроэлектрлік жасушалар: зертханада дайындалған әртүрлі мөлшердегі магний ферриті мен қалайы-оксидтің (Ақ) суреті

Гидроэлектрлік жасушаны дайындауға қатты күйдегі реакция техникасы арқылы қарапайым термиялық өңдеу арқылы феррит материалын алу кіреді. Феррит / металл оксидінің түйіршігі бір бетінде тарақпен өрнектелген күміс электродтармен қапталған және жасушаның артқы беті мырыш электродымен жабылған. Су электр тізбегіндегі екі электрод арқылы жиналған кезде, жасушаның бетіне шашырайды.

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ R..K. Котнала; Джиоти Шах (6 маусым 2016). «Судың диссоциациялануына негізделген жасыл гидроэлектрлік энергия көзі нанопорозды феррит ». Халықаралық энергетикалық зерттеулер журналы. 40 (12): 1652–1661. дои:10.1002 / ер.3545.
  2. ^ «Литиймен алмастырылған магний ферриттік материал негізінде гидроэлектрлік жасуша және оны дайындау процесі». Google патенттері. Google патенттері. Алынған 27 мамыр 2020.
  3. ^ Котнала, Р.К .; Гупта, Реха; Шукла, Абха; Джейн, Шипра; Гаур, Анураг; Шах, Джиоти (2018-08-23). «Электролит / қышқылсыз су молекуласының диссоциациясы бойынша электр энергиясын өндіруге арналған металл оксиді негізіндегі гидроэлектрлік жасуша». Физикалық химия журналы C. Американдық химиялық қоғам. 122 (33): 18841–18849. дои:10.1021 / acs.jpcc.8b04999.
  4. ^ Шах, Джоти; Гупта, Реха; Котнала, Р.К. (2020). «Магний ферритінің жұқа пленкасындағы үлкен ылғалға төзімділік индукциясы, жасыл энергетикалық қондырғыға негізделген гидроэлектрлік жасуша». Жұқа фильмдердегі соңғы жетістіктер: 389–411. дои:10.1007/978-981-15-6116-0_13.
  5. ^ «Үнді ғалымдары энергияны пайдаланып суды электр энергиясын өндіреді». aninews.in. Asian News International. Алынған 31 мамыр 2020.
  6. ^ «Үнді ғалымдары электр қуатын өндіру үшін суды пайдаланады». Scienceworldreport.com. Science World Report. Алынған 31 мамыр 2020.
  7. ^ «Судан шыққан электрик ғалым өнертабысты коммерцияландыруға ұмтылады». Economictimes.com. Экономика. Алынған 28 мамыр 2020.
  8. ^ Нзеогу, Узо (1 қаңтар 2017). «Үнді ғалымдары тұщы судан« қуат »шығарады». EnergyNews. EnergyNews. Алынған 31 мамыр 2020.
  9. ^ Джейн, Шипра; Шах, Джоти; Дакате, С.Р .; Гупта, Говинд; Шарма, С .; Kotnala, R. K. (20 ақпан 2018). «Қоршаған ортаға зиян келтірмейтін мезопорлы магнетитті нанобөлшектер негізіндегі гидроэлектрлік жасуша». Физикалық химия журналы C. 122 (11): 5908–5916. дои:10.1021 / acs.jpcc.7b12561.
  10. ^ Гейслер, Филлип Л. Деллаго, Кристоф; Чандлер, Дэвид (21 сәуір 1999). «Иондық жұптың судағы диссоциациясының кинетикалық жолдары». Физикалық химия журналы B. 103 (18): 3706–3710. дои:10.1021 / jp984837g.
  11. ^ Шах, Джоти; Верма, К.С .; Агарвал, Ашиш; Котнала, Р.К. (1 қаңтар 2020). «Гидроэлектрлік жасуша ретінде жасалған жасыл электр энергиясын өндіруге арналған мультиферроқосылыстың жаңа қолданылуы». Химия және физика материалдары. 239: 122068. дои:10.1016 / j.matchemphys.2019.122068.
  12. ^ Шах, Джоти; Кумар Котнала, Равиндер (қыркүйек 2017). «Электролитсіз гидроэлементті қолданатын ZnO нанобөлшектерінің жылдам жасыл синтезі». Қатты дене физикасы және химиясы журналы. 108: 15–20. Бибкод:2017JPCS..108 ... 15S. дои:10.1016 / j.jpcs.2017.04.007.
  13. ^ Шах, Джоти; Джейн, Шипра; Шукла, Абха; Гупта, Реха; Котнала, Равиндер Кумар (28 желтоқсан 2017). «Гидроэлектрлік жасуша арқылы сутегі газын өндірудің фотокаталитикалық емес әдісі». Сутегі энергиясының халықаралық журналы. 42 (52): 30584–30590. дои:10.1016 / j.ijhydene.2017.10.105.
  14. ^ Джейн, Шипра; Шах, Джоти; Неги, Найнджит Сингх; Шарма, Хемендра; Котнала, Равиндер Кумар (6 маусым 2019). «Гематитті гидроэлектрлік жасуша электродындағы интерфейстік тосқауылдың суды бөлу жолымен эко-қуат алу үшін маңызы». Халықаралық энергетикалық зерттеулер журналы. 43 (9): 4743–4755. дои:10.1002 / er.4613.
  15. ^ Соланки, V .; Крупанидхи, С.Б .; Nanda, K. K. (5 қыркүйек 2018). «Бір уақытта судың сапасына мониторинг жүргізу және қауіпті органикалық ластаушылардың деградациясы». Ғылыми құралдарға шолу. 89 (9): 096102. дои:10.1063/1.5041488. PMID  30278693.
  16. ^ Харбанда, Пранати; Мадаан, Тушар; Шарма, Иша; Вашишта, Шрути; Кумар, Парвин; Чаухан, Арти; Миттал, Сумит; Бангрува, Джарнаил С .; Верма, Вивек (24 қаңтар 2019). «Ферриттер: магниттік материалдар жасыл электр энергиясының балама көзі». Хелион. 5 (1): 1151. дои:10.1016 / j.heliyon.2019.e01151. PMC  6351576. PMID  30723829.
  17. ^ Гобара, Хеба М .; Нассар, Ибрагим М .; Эль-Наггар, Ахмед М.А .; Эшак, Г. (1 қаңтар 2017). «Күн энергиясымен ынталандырылған суды бөлу процесі арқылы сутегінің байытылған өндірісіне арналған нанокристалды шпинельді феррит». Энергия. 118: 1234–1242. дои:10.1016 / j.energy.2016.11.001.
  18. ^ Соланки, Ванарай; Крупанидхи, Салуру Баба; Нанда, Каруна Кар (25 қараша 2019). «Атмосфералық ылғалға арналған сорғы ретінде мезопоралық SnO2 негізіндегі гидроэлемент пен CuO әсер ететін стимулсыз су / ылғал диссоциациясы арқылы энергия жинау». Халықаралық энергетикалық зерттеулер журналы. 44 (2): 1276–1283. дои:10.1002 / er.4993.
  19. ^ Чаухан, Шиха Сингх; Гаур, Анураг; Kotnala, R. K. (наурыз 2019). «Гидроэлектрлік жасушаны жарықдиодты шамға қолдану». 2019 қуаттылығы және жетілдірілген есептеуіш технологияларындағы инновациялар (I-PACT). 2019 қуаттылығы және жетілдірілген есептеуіш технологияларындағы инновациялар (i-PACT). 1-3 бет. дои:10.1109 / i-PACT44901.2019.8960035. ISBN  978-1-5386-8190-9. S2CID  210697518.
  20. ^ Гаур, Анураг; Кумар, Анураг; Кумар, Пурушоттам; Агровал, Реха; Шах, Джоти; Котнала, Равиндер К. (12 мамыр 2020). «Жасыл энергияны өндіру үшін SnO2 негізіндегі гидроэлектрлік жасуша жасау». ACS Omega. 5 (18): 10240–10246. дои:10.1021 / acsomega.9b03309. ISSN  2470-1343. PMC  7226856. PMID  32426580.