view in publisher's site

Augmentation of the reverse electrodialysis power generation in soft nanochannels via tailoring the soft layer properties

Nanochannels covered with a polyelectrolyte layer (PEL) are recently shown to increase the power generation by reverse electrodialysis (RED) considerably. In this investigation, we numerically study the influences of the electrolyte-PEL property difference on the RED energy conversion in conical-shaped nanochannels covered with dense polyelectrolyte layers. The current-voltage aspects of the nanochannel are determined through solving the Poisson-Nernst-Planck and the Navier-Stokes-Brinkman equations for steady-state conditions while taking into account different values of the dielectric permittivity, diffusion coefficient, and viscosity for the electrolyte and the PEL. The results indicate a relatively high sensitivity of the maximum energy conversion efficiency and the maximum power generated to the PEL-electrolyte property difference, especially at moderate and high values of the high-to-low concentration ratio. This implies that the RED power generation characteristics may be effectively controlled via tailoring the PEL structure. More specifically, both the efficiency and the maximum rate of power generation may be increased by densely distributing the polyelectrolyte brushes. For example, a power density of 75W.m−2 can be obtained by using a dense PEL with the thickness 5nm, a value that is impossible to achieve even with thicker PELs when the properties of the electrolyte and PEL are the same.

افزایش تولید نیروی الکترودیالیز معکوس در نانو کانال‌های نرم از طریق اصلاح خواص لایه نرم

اخیرا نشان‌داده شده‌است که کانال‌های نانو پوشیده شده با یک لایه پلی الکترولیت (PEL)، تولید توان را با استفاده از الکترودیالیز معکوس به میزان قابل‌توجهی افزایش می‌دهند. در این تحقیق، ما به صورت عددی تاثیرات تفاوت خاصیت الکترولیت - PEL بر تبدیل انرژی قرمز در نانو کانال‌های مخروطی شکل پوشیده شده با لایه‌های پلی الکترولیت متراکم را مورد مطالعه قرار می‌دهیم. جنبه‌های جریان - ولتاژ نانوکانال از طریق حل معادلات پواسون - نرنست - پلانک و ناویر - استوکس - برینکمن برای شرایط حالت پایدار و با در نظر گرفتن مقادیر مختلف گذردهی دی‌الکتریک، ضریب نفوذ و ویسکوزیته برای الکترولیت و PEL تعیین می‌شوند. نتایج حاکی از حساسیت نسبتا بالای حداکثر بازده تبدیل انرژی و حداکثر توان تولید شده برای اختلاف خواص الکترولیت PEL، به ویژه در مقادیر متوسط و بالا نسبت غلظت بالا به پایین است. این امر نشان می‌دهد که ویژگی‌های تولید برق قرمز ممکن است به طور موثر از طریق تنظیم ساختار PEL کنترل شود. به طور خاص، هم بازده و هم حداکثر نرخ تولید توان ممکن است با توزیع انبوه برس‌های پلی الکترولیت افزایش یابد. برای مثال، چگالی توان ۷۵ W. m - ۲ را می توان با استفاده از یک PEL متراکم با ضخامت nm ۵ به دست آورد، مقداری که حتی با PEL های ضخیم‌تر هنگامی که خواص الکترولیت و PEL یک‌سان است، نمی‌توان به آن دست یافت.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله General Chemical Engineering
  • ترجمه مقاله General Chemical Engineering
  • مقاله مهندسی شیمی عمومی
  • ترجمه مقاله مهندسی شیمی عمومی
  • مقاله Electrochemistry
  • ترجمه مقاله Electrochemistry
  • مقاله برق شیمی
  • ترجمه مقاله برق شیمی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.