Experimentelle Analyse und Modellierung der geschlossenen Redox-Flow-Entsalzung

Die Redox-Flow-Entsalzung (RFD) ist ein aufkommender elektrochemischer Prozess, der ein Redox-Paar zur Salztrennung nutzt und eine kontinuierliche und energieeffiziente Entsalzung von salzhaltigem Wasser ermöglicht. Verschiedene Redox-Paare wurden verwendet, um Wasser zu entsalzen, zusammen mit der Energieerzeugung (aus erneuerbaren Quellen wie Sonnenlicht) und Speicherung. Eine eingehende Analyse der Redox-Reaktionen und des Ionentransports, die gleichzeitig in verschiedenen Komponenten einer RFD-elektrochemischen Zelle auftreten, fehlt jedoch noch. Wir führten eine Reihe von Experimenten mit unterschiedlichen Zellkonfigurationen durch, um den Beitrag einzelner Komponenten zur Zellspannung zu klären. Eine geschlossene RFD, vermittelt durch Ferri-/Ferrocyanid als Modell-Redox-Paar, wurde für diese Analyse entworfen. Die Zellspannung stieg allmählich an, als die Verdünnungskonzentration von 3 auf 0,5 g l −1 abnahm, was auf den Lösungswiderstand, den Membranwiderstand, das Donnan-Potenzial und die Überspannung der Redox-Reaktion zurückzuführen ist. Wir maßen experimentell die Spannungsabfälle, die durch jede Komponente verursacht wurden, deren Summe stimmte gut mit der zeitvarianten Zellspannung überein. Ein phänomenologisches Modell wurde verwendet, um die experimentellen Konzentrations- und Spannungsdaten anzupassen, und es wurde eine gute Übereinstimmung erzielt. Die hier berichtete kombinierte experimentelle und modellielle Analyse wird voraussichtlich eine rationale Planung und den Betrieb von RFD-Prozessen leiten.