Exploration of Vapor Electrolysis for Chemical Transformations
Notice bibliographique
Résumé
Electrolytic devices provide a carbon-free option to producing hydrogen, with many advantages such as modular, scalable design and flexibility of operating parameters (temperature, pressure, etc.).1 Typically, electrolyzers are run under conditions that require a significant amount of clean, liquid water and are run at several A/cm2. However, the solar flux limits achievable current densities to ~100 mA/cm2 and furthermore the strong solar resources are oftentimes located in regions away from a ready supply of clean water. Finally, multiphase flow in electrolyzers also complicate the transport physics and reaction kinetics. These above challenges can be surmounted through the use of vapor electrolyzer, where water vapor is split to oxygen and hydrogen directly. Vapor electrolysis has not been extensively studied due to a limitation in how much water can be supplied to the system – water electrolysis is never mass-transport limited. Some studies have shown such a device2,3 but are more proof of concept. In this talk, we discuss an experimental diagnostic study of various parameters to increase the performance of such cells that can reach 1 A/cm2. In addition, using mathematical modeling we explore the various losses endemic to this system as well as its natural advantages to utilize impure water in arid or possibly marine climates. Finally, we will discuss how the understanding gained on vapor electrolysis and gas-diffusion electrodes can be transferred to the electrochemical conversion of other gases (e.g., methane, carbon dioxide, etc.). Preliminary findings of fuel electrochemical oxidation to partial oxidation products will be discussed. Acknowledgements: J.C.F. would like to thank Dr. Michael Gerhardt, Dr. Nemanja Danilovic, and Dr. Yagya Regmi for the helpful discussions. J.C.F. also acknowledges support from National Science Foundation Graduate Research Fellowship under Grant No. DGE 1106400. This work was partially funded by the Energy & Biosciences Institute through the EBI-Shell program. References: Carmo M., et. al. International Journal of Hydrogen Energy,Volume 38, Issue 12, 2013 . Kistler T.A., et. al. Electrochem. Soc.volume 166, issue 5, 2019 Spurgeon J.M. , et. al. Energy Environ. Sci., 2011, 4, 2993-2998
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,001 |
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 ».