Membrane-free electrochemical production of acid and base solutions capable of processing ultramafic rocks
Notice bibliographique
Résumé
Electrochemical production of acid and base from water enables their use as regenerable reagents in closed-loop processes, with attractive applications including CO2 capture or mineralization and low-temperature production of Ca(OH)2. Conventional systems utilize ion exchange membranes (IEMs) to inhibit H+/OH– recombination, which leads to high resistive losses that compromise energy efficiency and poor tolerance for polyvalent metal ions that complicates applications involving mineral resources. Here we use ion transport modeling to guide the design of a system that uses a simple porous separator instead of IEMs. Using H2 redox reactions for H+/OH– production, we demonstrate acid-base production at useful concentrations in the presence of polyvalent impurities with lower energy demand and higher current density than reported IEM-based systems. Cells can be stacked by combining H2 electrodes into a bipolar gas diffusion electrode, which recirculates H2 with near-unity efficiency. We show that the cell outputs extract alkalinity from olivine and serpentine as Mg(OH)2 and Mg3Si2O6(OH)2, which remove CO2 from ambient air to form Mg carbonates. These studies establish the principles for membrane-free electrochemical acid-base production, enabling closed-loop resource recovery and material processing powered by renewable electricity. Electrochemical acid-base production has attractive applications in mineral recovery and CO2 removal, but current membrane-based designs are plagued by resistive losses. The authors report a membrane-less system generating useful acid and base solutions at high rates with less energy.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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 tête enseignante, 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 ».