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盡管雙極膜目前在多種多樣的電化學(xué)設(shè)備得到作用，但是人們并不清楚雙極膜在正向偏壓下如何將濃度梯度變化的質(zhì)子轉(zhuǎn)化為電能量。通常在處于工作時(shí)，這些器件的雙極膜暴露在復(fù)雜的電解質(zhì)混合物，但是人們對(duì)于電解質(zhì)對(duì)極化的影響并不清楚。有鑒于此，麻省理工學(xué)院Yogesh Surendranath等提出一種機(jī)理來解釋雙極膜在具有不同酸堿度的混合電解質(zhì)中的正向偏置極化行為。

主要內(nèi)容：

（1）

這個(gè)雙極膜機(jī)理包括了弱酸/弱堿在BPM的積累情況，而且包括離子阻斷用于抑制強(qiáng)酸/強(qiáng)堿的重新結(jié)合（強(qiáng)酸/強(qiáng)堿可能顯著的中和過電位的數(shù)值）。

（2）

作者展示了該理論模型應(yīng)用于燃料電池和氧化還原液流電池的情況，此外介紹了兩種能夠改善的材料設(shè)計(jì)策略。隨后，作者將該發(fā)現(xiàn)用于提高和控制CO₂電解槽碳酸鹽的效率。這項(xiàng)工作通過描述膜-膜界面的不平衡局部環(huán)境，有助于理解質(zhì)子轉(zhuǎn)化為電能的效率。

參考文獻(xiàn)

Toh, W.L., Dinh, H.Q., Chu, A.T. et al. The role of ionic blockades in controlling the efficiency of energy recovery in forward bias bipolar membranes. Nat Energy (2023)

DOI: 10.1038/s41560-023-01404-7

https://www.nature.com/articles/s41560-023-01404-7