Design Guidelines for Membrane-separated Organic Electrosynthesis: The Case of Adiponitrile Production
Notice bibliographique
Résumé
The on-going efforts to transition from thermal to electricity-driven processes can enable the easy integration of renewable energy sources and sustainable practices in chemical manufacturing. Organic electrosynthetic processes are key players in this transition, but face important challenges regarding selectivity and energy efficiency. Although membrane-separated flow reactors can help address these issues, a deeper understanding of membrane behavior in organic electrosynthesis electrolytes is required. In this study, we evaluate the effect of organic reactants on the conductivity and permeability of one cation exchange membrane (Nafion 117) and two anion exchange membranes (Sustainion and Fumasep FAB), and later assess the advantages of their implementation in flow reactors for organic electrosynthesis. This is done in the context of the electrohydrodimerization of acrylonitrile to adiponitrile, the largest organic electrosynthesis in industry. The presence of organic molecules led to important losses in membrane conductivity, however no significant contribution to reactor overpotential was observed from their implementation in membrane-separated reactors. Furthermore, permeabilities between 0.4 – 1.2 x 10-6 cm2 s-1 towards organic molecules led to low crossover of organics and improved reactor selectivity. Undivided reactors yielded selectivities as high as 48% (40 mA cm-2 and 4 V), while selectivities of 77% (20 mA cm-2 and 2.7 V) and 81% (40 mA cm-2 and 3 V) were obtained with Nafion and Sustainion-separated reactors, respectively. The demonstrated improvement in energy efficiency for continuous organic electrosynthesis processes makes the insights from this work a significant step in the development of sustainable electrochemical manufacturing processes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,005 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».