Dispersione a scambio anionico PiperION®, 5 wt% - 20 mL

La dispersione PiperION® di Versogen (5 wt%) è uno dei componenti critici per ottenere prestazioni eccellenti con le membrane PiperION®. Le dispersioni sono solitamente utilizzate per preparare gli inchiostri o gli impasti dei catalizzatori anodici e catodici. La presenza di una dispersione all'interno dello strato catalitico aumenta significativamente il fenomeno della conduzione ionica nello strato catalitico e, di conseguenza, migliori prestazioni elettrochimiche. Le dispersioni possono essere utilizzate anche per produrre membrane autoportanti e membrane rinforzate meccanicamente. La dispersione PiperION® appartiene alla categoria dei prodotti a scambio anionico e dovrebbe essere utilizzata per le applicazioni in cui il trasferimento di anioni è fondamentale per le prestazioni elettrochimiche. La dispersione PiperION® (5 wt%) è prodotta a partire da un polimero funzionalizzato di poli(piperidinio arilico). La struttura chimica generale della resina di poli(piperidinio arilico) è riportata di seguito. Vantaggi del prodotto PiperION® Anion Exchange Dispersion: -Eccellente durata chimica e stabilità nell'intervallo di pH 1-14 grazie alla spina dorsale arilica rigida priva di legami eterei. -Capacità operativa a lunga durata in un ampio intervallo di temperature -Produzione di strati catalitici anodici e catodici con superconduttività ionica -Produzione di membrane autoportanti o meccanicamente rinforzate Protocollo di pretrattamento: La dispersione PiperION® (o qualsiasi altra dispersione) viene solitamente utilizzata nella forma tal quale e i prodotti generati dalla dispersione vengono poi convertiti nella forma ionica desiderata. Per applicazioni standard di celle a combustibile alcaline / elettrolisi: Qualsiasi prodotto (come strati catalizzati per la diffusione del gas, elettrodi per la diffusione del gas, MEA, CCM) che contenga la dispersione di PiperION® deve seguire il protocollo seguente se deve essere utilizzato per applicazioni standard di celle a combustibile alcaline / elettrolisi, al fine di convertire il PiperION, che è ionicamente conduttivo, dalla forma di bicarbonato alla forma di idrossido. Se il prodotto fabbricato dalla dispersione di PiperION® è una membrana, lasciarla riposare a condizioni ambientali per 1 ora senza foglio di copertura prima di immergerla. Se il prodotto è un CCM (senza GDL), lasciare che il CCM rimanga a condizioni ambientali per 1 ora senza film di copertura o di supporto prima dell'immersione. Se il prodotto è un MEA (cioè i GDL sono permanentemente legati alla membrana), la conversione delle parti ionicamente conduttive deve essere effettuata all'interno di un'installazione in cui il MEA è trattenuto o sottoposto a forza meccanica di bloccaggio e non è consigliabile rimuovere il MEA dopo la conversione per evitare la delaminazione dei GDL dalla superficie della membrana. Se il prodotto ottenuto dalla dispersione di Piperion è un GDL o GDE catalizzato, la fase di immersione può essere eseguita immediatamente. Per le celle a combustibile a membrana a scambio di idrossido o per le applicazioni di elettrolisi a scambio di idrossido o per qualsiasi altra applicazione che richieda il trasferimento dello ione idrossido, il prodotto deve essere convertito dalla forma bicarbonato alla forma OH- per ottenere una conduttività ottimale. Per convertire il prodotto fabbricato in forma OH-, metterlo in una soluzione acquosa di NaOH o KOH 0,5 M per 1 ora a temperatura ambiente. Dopo 1 ora, sostituire la soluzione con nuova NaOH o KOH 0,5 M e lasciare nuovamente la membrana in ammollo per 1 ora a temperatura ambiente. Dopo i due ammolli, sciacquare il prodotto con acqua DI (pH ~ 7). Ridurre al minimo l'esposizione all'aria ambiente, in quanto la CO2 può scambiare nuovamente con la membrana, che si riconverte in forma di bicarbonato. La reazione tra CO2 e ioni idrossido è puramente chimica e si verifica facilmente se la forma OH- del prodotto fabbricato è esposta a un ambiente con presenza di CO2 (come l'aria ambiente, ecc.). Questa conversione può essere completamente eliminata semplicemente eseguendo la conversione e i test in un ambiente privo di CO2. Per la riduzione elettrochimica di CO2 o CO o in applicazioni di elettrolisi della CO2: Qualsiasi prodotto (come strati catalizzati per la diffusione del gas, elettrodi per la diffusione del gas, MEA, CCM) che contenga la dispersione di PiperION® deve seguire il protocollo riportato di seguito se deve essere utilizzato per la riduzione elettrochimica della CO2 o per applicazioni di elettrolisi della CO2, al fine di convertire il PiperION® a conduzione ionica dalla forma bicarbonata a un'altra forma anionica. Se il prodotto fabbricato dalla dispersione di PiperION® è una membrana, lasciarla riposare a condizioni ambientali per 1 ora senza foglio di copertura prima di immergerla. Se il prodotto è un CCM (senza GDL), lasciare che il CCM rimanga a condizioni ambientali per 1 ora senza film di copertura o di supporto prima dell'immersione. Se il prodotto è un MEA (cioè i GDL sono permanentemente legati alla membrana), la conversione delle parti ionicamente conduttive deve essere effettuata all'interno di un'installazione in cui il MEA è trattenuto o sottoposto a forza meccanica di bloccaggio e non è consigliabile rimuovere il MEA dopo la conversione per evitare la delaminazione dei GDL dalla superficie della membrana. Se il prodotto ottenuto dalla dispersione di PiperION® è un GDL o GDE catalizzato, la fase di immersione può essere eseguita immediatamente. La dispersione PiperION® viene spedita in forma di bicarbonato. Se nel vostro impianto lavorate con elettroliti bicarbonati, non è necessario pretrattare il prodotto ottenuto dalla dispersione PiperION® e può essere utilizzato così come è stato ricevuto. Se si lavora con elettroliti carbonati, il prodotto ottenuto dalla dispersione PiperION® deve essere convertito in forma di carbonato. A tale scopo, è sufficiente immergere il prodotto in una soluzione acquosa di carbonato di sodio o di potassio 0,1-0,5 M per 12 ore a temperatura ambiente. Successivamente, sostituire la soluzione con carbonato di sodio o di potassio 0,1 - 0,5 M fresco e lasciare nuovamente in ammollo il manufatto per 12 ore a temperatura ambiente. Dopo i due-tre ammolli, sciacquare il manufatto con acqua DI (pH ~ 7). Al posto degli elettroliti bicarbonato o carbonato, se per gli esperimenti di riduzione della CO2 si utilizzano elettroliti alcalini puri del tipo KOH o NaOH, è sufficiente seguire il protocollo "Per applicazioni standard di celle a combustibile alcaline / elettrolisi" per convertire il manufatto in forma OH-. Per altre applicazioni elettrochimiche (elettrodialisi, desalinizzazione, elettrodialisi, elettrodialisi inversa, recupero degli acidi, scissione dei sali, ecc: Qualsiasi prodotto (come strati catalizzati per la diffusione del gas, elettrodi per la diffusione del gas, MEA, CCM) che contenga la dispersione di PiperION® deve seguire il protocollo seguente se deve essere utilizzato per altre applicazioni elettrochimiche, al fine di convertire il PiperION® a conduzione ionica dalla forma di bicarbonato a un'altra forma anionica desiderata. Se il prodotto ottenuto dalla dispersione del PiperION® è una membrana, lasciarla riposare a condizioni ambientali per 1 ora senza foglio di copertura prima di immergerla. Se il prodotto è un CCM (senza GDL), lasciare che il CCM rimanga a condizioni ambientali per 1 ora senza film di copertura o di supporto prima dell'immersione. Se il prodotto è un MEA (cioè i GDL sono permanentemente legati alla membrana), la conversione delle parti ionicamente conduttive deve essere effettuata all'interno di un'installazione in cui il MEA è trattenuto o sottoposto a forza meccanica di bloccaggio e non è consigliabile rimuovere il MEA dopo la conversione per evitare la delaminazione dei GDL dalla superficie della membrana. Se il prodotto ottenuto dalla dispersione di PiperION® è un GDL o GDE catalizzato, la fase di immersione può essere eseguita immediatamente. Prima di assemblare il prodotto fabbricato dalla dispersione PiperION® nel dispositivo o nell'impianto elettrochimico, il prodotto deve essere convertito nella forma anionica rilevante per l'applicazione prevista. Ad esempio, se l'applicazione richiede il trasferimento degli anioni Cl- attraverso il prodotto fabbricato, è necessario convertirlo nella forma Cl-. Per convertirlo in forma Cl-, è necessario immergerlo in una soluzione salina 0,1-0,5 M di NaCl o KCl (disciolta in acqua deionizzata) per un periodo di 12-24 ore e poi risciacquarlo con acqua deionizzata per rimuovere il sale in eccesso dalla superficie del prodotto. Se l'applicazione prevista richiede il trasferimento di anioni solfato attraverso il prodotto fabbricato, è necessario convertirlo nella forma solfato prima di assemblarlo nella cella. Una soluzione salina neutra di 0,1-0,5 M di Na2SO4 o K2SO4 è di solito sufficiente per ottenere la completa conversione nella forma solfato dopo aver immerso completamente il prodotto nella soluzione salina per 12-24 ore a temperatura ambiente. Si suggerisce sempre di ripetere il processo di immersione per 2-3 volte al fine di ottenere una conversione vicina al 100% e poi risciacquare con abbondante acqua deionizzata. Se avete dubbi sullo stoccaggio, sulla stabilità chimica, sul pretrattamento o prima di procedere, non esitate a contattarci per ulteriori informazioni. Letteratura scientifica per i vari usi delle membrane e dei prodotti di dispersione Versogen: L'articolo di Wang et al. intitolato "Poly(aryl piperidinium) membranes and ionomers for hydroxide exchange membrane fuel cells" è considerato una fonte eccellente che descrive la chimica dei polimeri e il funzionamento delle celle a combustibile delle membrane PiperION® con idrogeno e reagenti aria privi di CO2 alla temperatura di 95 °C. L'articolo analizza anche gli aspetti di conducibilità ionica, stabilità chimica, robustezza meccanica, separazione dei gas e solubilità selettiva delle AEM a base di poli(piperidinio arilico). L'articolo di Wang et al. intitolato "High-Performance Hydroxide Exchange Membrane Fuel Cells THrough Optimization of Relative Humidity, Backpressure, and Catalyst Selection" è considerato una fonte eccellente che descrive la chimica dei polimeri e il funzionamento delle celle a combustibile delle membrane PiperION® in base a diversi parametri operativi, al fine di eliminare i problemi di allagamento dell'anodo e di prosciugamento del catodo per ottenere una gestione equilibrata dell'acqua. Con un'ulteriore ottimizzazione del catalizzatore, è stata raggiunta una densità di potenza di picco di 1,89 W/cm2 in H2/O2 e di 1,31 W/cm2 in H2/Aria. L'articolo di Luo et al. intitolato "Structure-Transport Relationships of Poly(aryl piperidinium) Anion-Exchange Membranes: Effect of Anions and Hydration" è considerato una fonte eccellente che descrive il trasferimento di diversi anioni attraverso le AEM prodotte con resina di poli(aril piperidinio). La nanostruttura, l'idratazione o l'assorbimento dell'acqua in funzione del contro-anione, la separazione di fase in funzione della morfologia del polimero, la conducibilità anionica in funzione del contenuto di acqua (liquida o di vapore) e del raggio dell'anione sono alcuni degli altri aspetti discussi in questa pubblicazione. L'articolo di Zhao et al. intitolato "An Efficient Direct Ammonia Fuel Cell for Affordable Carbon-Neutral Transportation" è considerato una fonte eccellente che descrive l'economia dell'idrogeno, del metanolo e dell'ammoniaca come combustibili per applicazioni di trasporto, le prestazioni di AEM a base di poli(aril piperidinio) per celle a combustibile dirette ad ammoniaca a 80 °C. L'articolo di Archrai et al. intitolato "A Direct Ammonia Fuel Cell with a KOH-Free Anode Feed Generating 180 mW cm-2 at 120 °C" analizza le prestazioni elettrochimiche di AEM a base di poli(aril piperidinio) per celle a combustibile ad ammoniaca diretta a 120 °C. L'articolo di Endrodi et al. intitolato "High carbonate ion conductance of a robust PiperION membrane allows industrial current density and conversion in a zero-gap carbon dioxide electrolyzer cell" analizza le prestazioni elettrochimiche delle AEM a base di poli(piperidinio arilico) per la riduzione elettrochimica di CO2 o per applicazioni di elettrolizzazione di anidride carbonica. Questo studio ha dimostrato che è possibile raggiungere densità di corrente parziale superiori a 1 A/cm2 mantenendo un'elevata conversione (25-40%), selettività (fino al 90%) e bassa tensione di cella (2,6-3,4 V). Le prestazioni elettrochimiche dei prodotti contenenti PiperION® (o qualsiasi altra dispersione) dipendono generalmente dalla progettazione dell'hardware per i test elettrochimici, dai parametri operativi, dallo spessore della membrana, dal carico e dal tipo di catalizzatore, dallo spessore e dal tipo di strato di diffusione del gas, dal modo in cui la MEA/CCM è stata prodotta e assemblata, ecc. Fuel Cell Store non fornisce alcuna garanzia per le prestazioni ottenute da altri ricercatori. PiperION® è un marchio registrato di Versogen, Inc. Si prega di notare che attualmente i tempi di consegna sono di 2 - 4 settimane.