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कार्बन डाइऑक्साइड कें फॉर्मिक एसिड मे विद्युत रासायनिक कमी कार्बन डाइऑक्साइड कें उपयोग मे सुधार कें एकटा आशाजनक तरीका छै आ एकर संभावित अनुप्रयोग हाइड्रोजन भंडारण माध्यम कें रूप मे छै. ई काम म॑ कार्बन डाइऑक्साइड स॑ फॉर्मिक एसिड केरऽ सीधा विद्युत रासायनिक संश्लेषण लेली जीरो-गैप मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड असेंबली आर्किटेक्चर विकसित करलऽ गेलऽ छै । एक प्रमुख तकनीकी उन्नति छिद्रित कटियन विनिमय झिल्ली छै, जेकरऽ उपयोग आगू पूर्वाग्रही द्विध्रुवीय झिल्ली विन्यास म॑ करलऽ जाय छै त॑ झिल्ली अंतरफलक प॑ बनलऽ फॉर्मिक एसिड क॑ एनोडिक प्रवाह क्षेत्र के माध्यम स॑ 0.25 एम विद्युत अपघटन, जेकरा सं स्केल-अप आ व्यावसायिकरण मे तेजी सं संक्रमण भ सकय छै. 25 सेमी2 कोशिका म॑ छिद्रित कटियन विनिमय झिल्ली विन्यास <2 V आरू 300 mA/cm2 प॑ फॉर्मिक एसिड लेली >75% फैराडे दक्षता प्रदान करै छै । एकरा स॑ भी महत्वपूर्ण बात ई छै कि 200 mA/cm2 प॑ 55 घंटा के स्थिरता परीक्षण म॑ स्थिर फैराडे दक्षता आरू सेल वोल्टेज देखलऽ गेलै । वर्तमान फॉर्मिक एसिड उत्पादन विधियक कें साथ लागत समता प्राप्त करय कें तरीकाक कें दर्शाबय कें लेल एकटा तकनीकी-आर्थिक विश्लेषण कें उपयोग कैल जायत छै.
अक्षय बिजली कें उपयोग सं कार्बन डाइऑक्साइड कें फॉर्मिक एसिड मे विद्युत रासायनिक कमी सं पारंपरिक जीवाश्म ईंधन आधारित विधियक कें तुलना मे उत्पादन लागत मे 75%1 तइक कें कमी देखल गेल छै. जैना की साहित्य मे संकेत कैल गेल छै2,3, फॉर्मिक एसिड कें उपयोग कें एकटा विस्तृत श्रृंखला छै, हाइड्रोजन कें भंडारण आ परिवहन कें एकटा कुशल आ किफायती साधन सं ल क रासायनिक उद्योग4,5 या बायोमास उद्योग6 कें लेल एकटा फीडस्टॉक तइक. फॉर्मिक एसिड कें तइक मेटाबोलिक इंजीनियरिंग कें उपयोग करयत बाद मे टिकाऊ जेट ईंधन मध्यवर्ती मे बदलय कें लेल फीडस्टॉक कें रूप मे पहचानल गेल छै7,8. फॉर्मिक एसिड अर्थशास्त्र1,9 के विकास के साथ, कई शोध कार्य उत्प्रेरक चयनात्मकता के अनुकूलन पर केंद्रित छै10,11,12,13,14,15,16. लेकिन, बहुत प्रयास छोटऽ एच-कोशिका या कम करंट घनत्व (<50 mA/cm2) प॑ संचालित तरल प्रवाह कोशिका प॑ केंद्रित होय के जारी छै । लागत कें कम करय, व्यावसायिकरण प्राप्त करय आ बाद मे बाजार मे पैठ बढ़ावा कें लेल, विद्युत रासायनिक कार्बन डाइऑक्साइड कमी (CO2R) कें उच्च करंट घनत्व (≥200 mA/cm2) आ फैराडे दक्षता (FE)17 पर करनाय आवश्यक छै जखन कि सामग्री कें उपयोग कें अधिकतम करनाय आ प्रौद्योगिकी ईंधन कोशिका सं बैटरी घटक कें उपयोग करनाय आ जल विद्युत अपघटन सीओ2आर उपकरणक कें पैमाने कें अर्थव्यवस्था कें लाभ उठावा कें अनुमति देयत छै18. एकर अलावा उत्पादन कें उपयोगिता बढ़ावा आ अतिरिक्त डाउनस्ट्रीम प्रसंस्करण सं बचय कें लेल फॉर्मिक एसिड कें उपयोग फॉर्मेट लवण कें बजाय अंतिम उत्पाद कें रूप मे कैल जेबाक चाही19.
अइ दिशा मे औद्योगिक रूप सं प्रासंगिक सीओ2आर फॉर्मेट/फॉर्मिक एसिड आधारित गैस प्रसार इलेक्ट्रोड (जीडीई) उपकरणक कें विकास कें हाल मे प्रयास कैल गेल छै. फर्नांडीज-कासो एट अल.20 द्ववारा एकटा व्यापक समीक्षा मे CO2 कें फॉर्मिक एसिड/फॉर्मेट मे लगातार कमी कें लेल सबटा विद्युत रासायनिक कोशिका विन्यास कें संक्षेप मे वर्णन कैल गेल छै. सामान्य तौर पर, सब मौजूदा विन्यास क॑ तीन मुख्य श्रेणी म॑ विभाजित करलऽ जाब॑ सकै छै: 1. फ्लो-थ्रू कैथोलाइट19,21,22,23,24,25,26,27, 2. एकल झिल्ली (कैटियन एक्सचेंज झिल्ली (CEM)28 या आयन एक्सचेंज झिल्ली (AEM)29 आरू 3. सैंडविच विन्यास15,30,31,32. सरलीकृत क्रॉस-सेक्शन इन विन्यासों कें चित्र 1a मे दिखायल गेलय छै, झिल्ली आरू जीडीई कें कैथोड कें बीच एक इलेक्ट्रोलाइट कक्ष बनायल गेल छै33, हालांकि फॉर्मेट चयनात्मकता कें नियंत्रित करय कें लेल एकर आवश्यकता पर बहस करल गेलय छै34 1.27 मिमी मोटाई के कैथोलाइट परत वाला कार्बन सब्सट्रेट पर कैथोड, 500 mA/cm2 पर 90% FE 35 तक प्राप्त करलऽ गेलऽ छेलै । ली एट अल., एकल सीईएम विन्यास कें उपयोग करयत, 51.7 mA/cm2 कें भिन्नात्मक करंट घनत्व पर 93.3% कें एफई 29 प्राप्त करलकय आवश्यकताक, सीईएम विन्यास मे, केसीओओएच जैना प्रारूप जल्दी सं जीडीई आ प्रवाह क्षेत्र मे जमा भ सकय छै, जे परिवहन प्रतिबंध आ अंततः कोशिका विफलता कें कारण बनय छै.
फॉर्मेट/फॉर्मिक एसिड रूपांतरण उपकरण विन्यास आ अइ अध्ययन मे प्रस्तावित वास्तुकला सं तीन सब सं प्रमुख CO2R कें तुलना. ख साहित्य मे कैथोलाइट विन्यास, सैंडविच विन्यास, एकल सीईएम विन्यास (पूरक तालिका S1 मे दिखायल गेल छै) आ हमर काज कें लेल कुल वर्तमान आ फॉर्मेट/फॉर्मिक एसिड उपज कें तुलना. खुला निशान फॉर्मेट घोल के उत्पादन के संकेत दै छै, आरू ठोस निशान फॉर्मिक एसिड के उत्पादन के संकेत करै छै. *एनोड पर हाइड्रोजन के प्रयोग से दिखाया गया विन्यास | c अग्रे पूर्वाग्रह मोड म॑ संचालित छिद्रित कटियन विनिमय परत के साथ एक समग्र द्विध्रुवीय झिल्ली के उपयोग स॑ शून्य-अंतराल एमईए विन्यास ।
फॉर्मेट गठन रोकने के लिए, Proietto एट अल। 32 न॑ एक स्प्लिटलेस फिल्टर प्रेस विन्यास के प्रयोग करलकै जेकरा म॑ विआयनीकृत पानी इंटरलेयर के माध्यम स॑ बहय छै । ई प्रणाली 50–80 mA/cm2 के वर्तमान घनत्व सीमा म॑ >70% CE प्राप्त करी सकै छै । इसी प्रकार यांग एट अल। 14 न॑ फॉर्मिक एसिड केरऽ निर्माण क॑ बढ़ावा दै लेली सीईएम आरू एईएम के बीच ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरलेयर के उपयोग के प्रस्ताव रखलकै । यांग एट अल.31,36 न॑ 200 mA/cm2 प॑ 5 cm2 कोशिका म॑ 91.3% FE प्राप्त करलकै, जेकरा स॑ 6.35 wt% फॉर्मिक एसिड घोल पैदा होय गेलै । ज़िया एट अल। एकरऽ समान विन्यास के उपयोग करी क॑ कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) क॑ फॉर्मिक एसिड एफई म॑ 83% रूपांतरण 200 mA/cm2 प॑ प्राप्त करलऽ गेलऽ छेलै, आरू सिस्टम केरऽ स्थायित्व क॑ 100 घंटा 30 मिनट तलक परीक्षण करलऽ गेलऽ छेलै । यद्यपि छोट पैमाना पर परिणाम आशाजनक छै, लेकिन झरझरा आयन विनिमय रेजिन केरऽ बढ़लऽ लागत आरू जटिलता के कारण अंतरपरत विन्यास क॑ बड़ऽ सिस्टम (जैना, 1000 सेमी2) तलक स्केल करना मुश्किल होय जाय छै ।
विभिन्न डिजाइनक कें शुद्ध प्रभाव कें कल्पना करय कें लेल, हमनें पइहले उल्लिखित सब प्रणालीक कें लेल प्रति किलोवाट घंटा फॉर्मेट/फॉर्मिक एसिड उत्पादन कें सारणीबद्ध करल गेलय आ ओकरा चित्र 1b मे प्लॉट करल गेलय. यहाँ ई स्पष्ट छै कि कैथोलाइट या इंटरलेयर वाला कोय भी सिस्टम कम करंट घनत्व प॑ अपनऽ प्रदर्शन के चरम पर पहुँची जैतै आरू अधिक करंट घनत्व प॑ क्षीण होय जैतै, जहां ओमिक सीमा कोशिका वोल्टेज क॑ निर्धारित करी सकै छै । एतबे नै, हालांकि ऊर्जा-कुशल सीईएम विन्यास प्रति किलोवाट घंटा सबस बेसी मोलर फॉर्मिक एसिड उत्पादन प्रदान करै छै, लेकिन नमक जमा होय स॑ उच्च करंट घनत्व प॑ तेजी स॑ प्रदर्शन म॑ गिरावट आबी सकै छै ।
पहिने चर्चा करलऽ गेलऽ विफलता मोड क॑ कम करै लेली, हमन॑ एगो झिल्ली इलेक्ट्रोड असेंबली (एमईए) विकसित करलकै जेकरा म॑ एक छिद्रित कटियन एक्सचेंज झिल्ली (पीसीईएम) के साथ एक समग्र आगे पूर्वाग्रही बीपीएम छेलै । वास्तुकला चित्र 1ग मे देखाओल गेल अछि । हाइड्रोजन (H2) क॑ एनोड म॑ प्रवेश करी क॑ हाइड्रोजन ऑक्सीकरण रिएक्शन (HOR) के माध्यम स॑ प्रोटॉन पैदा करलऽ जाय छै । बीपीएम प्रणाली म॑ एक पीसीईएम परत डाललऽ जाय छै ताकि कैथोड प॑ उत्पन्न फॉर्मेट आयन क॑ एईएम स॑ गुजरी क॑ प्रोटॉन के साथ मिल क॑ बीपीएम इंटरफेस आरू सीईएम केरऽ इंटरस्टिशियल छिद्र प॑ फॉर्मिक एसिड बनाबै के अनुमति मिल॑ सक॑ आरू ओकरा बाद जीडीई एनोड आरू फ्लो फील्ड के माध्यम स॑ बाहर निकली सक॑ । . ई विन्यास के उपयोग करी क॑ हमन॑ 25 सेमी2 कोशिका क्षेत्र के लेलऽ <2 V आरू 300 mA/cm2 प॑ फॉर्मिक एसिड के >75% FE प्राप्त करलकै । सब सं महत्वपूर्ण बात इ छै कि डिजाइन मे फ्यूल सेल आ वाटर इलेक्ट्रोलाइसिस संयंत्रक कें लेल व्यावसायिक रूप सं उपलब्ध घटक आ हार्डवेयर आर्किटेक्चर कें उपयोग कैल गेल छै, जेकरा सं स्केल करय कें लेल तेजी सं समय मिल सकय छै. कैथोलाइट विन्यास म॑ कैथोलाइट प्रवाह कक्ष होय छै जे गैस आरू तरल चरण के बीच दबाव असंतुलन पैदा करी सकै छै, खास करी क॑ बड़ऽ कोशिका विन्यास म॑ । द्रव प्रवाह के झरझरा परत वाला सैंडविच संरचना के लेलऽ झरझरा मध्यवर्ती परत क॑ अनुकूलित करै लेली महत्वपूर्ण प्रयास के जरूरत छै ताकि मध्यवर्ती परत के भीतर दबाव गिरै आरू कार्बन डाइऑक्साइड के संचय कम होय सक॑ । एहि दुनू सं सेलुलर संचार मे बाधा आबि सकैत अछि. पैघ पैमाना पर स्वतंत्र रूप सं ठाढ़ पातर झरझरा परत के उत्पादन सेहो मुश्किल अछि. एकरऽ विपरीत प्रस्तावित नया विन्यास शून्य-अंतराल एमईए विन्यास छै जेकरा म॑ प्रवाह कक्ष या मध्यवर्ती परत नै होय छै । अन्य मौजूदा विद्युत रासायनिक कोशिका के तुलना म॑ प्रस्तावित विन्यास ई मायने म॑ अद्वितीय छै कि ई स्केल करय योग्य, ऊर्जा-कुशल, शून्य-अंतराल विन्यास म॑ फॉर्मिक एसिड के सीधा संश्लेषण के अनुमति दै छै ।
हाइड्रोजन विकास क॑ दबाबै लेली, बड़ऽ पैमाना प॑ CO2 कम करै के प्रयास न॑ कैथोड प॑ क्षारीय परिस्थिति पैदा करै लेली उच्च मोलर सांद्रता वाला इलेक्ट्रोलाइट्स (जैना, 1-10 M KOH) के संयोजन म॑ MEA आरू AEM झिल्ली विन्यास के उपयोग करल॑ छै (जैना कि चित्र 2a म॑ दिखालऽ गेलऽ छै) । ई विन्यासऽ म॑ कैथोड प॑ बनलऽ फॉर्मेट आयन नकारात्मक आवेशित प्रजाति के रूप म॑ झिल्ली स॑ गुजरै छै, तखनिये केसीओओएच बनी जाय छै आरू एनोडिक केओएच धारा के माध्यम स॑ सिस्टम स॑ बाहर निकलै छै । यद्यपि फॉर्मेट एफई आरू सेल वोल्टेज शुरू म॑ अनुकूल छेलै जैसनऽ कि चित्र 2b म॑ दिखालऽ गेलऽ छै, लेकिन स्थिरता परीक्षण के परिणामस्वरूप महज 10 घंटा म॑ एफई म॑ लगभग 30% के कमी आबी गेलऽ छेलै (चित्र S1a–c) । ध्यान देना चाहियऽ कि क्षारीय ऑक्सीजन विकास प्रतिक्रिया (OER) प्रणाली म॑ एनोडिक ओवरवोल्टेज क॑ कम स॑ कम करै लेली 1 M KOH एनोलाइट केरऽ उपयोग37 आरू कैथोड उत्प्रेरक बेड के भीतर आयन सुलभता प्राप्त करै लेली महत्वपूर्ण छै33 । जब॑ एनोलाइट केरऽ सांद्रता 0.1 M KOH तलक कम होय जाय छै, त॑ कोशिका वोल्टेज आरू फॉर्मिक एसिड ऑक्सीकरण (फॉर्मिक एसिड केरऽ नुकसान) दूनू बढ़ी जाय छै (चित्र S1d), जे शून्य-योग ट्रेड-ऑफ क॑ दर्शाबै छै । फॉर्मेट ऑक्सीकरण केरऽ डिग्री के आकलन समग्र द्रव्यमान संतुलन के उपयोग करी क॑ करलऽ गेलऽ छेलै; अधिक विवरण कें लेल, “विधि” खंड देखूं. एमईए आरू एकल सीईएम झिल्ली विन्यास के उपयोग स॑ प्रदर्शन के भी अध्ययन करलऽ गेलऽ छेलै, आरू परिणाम चित्र S1f,g म॑ दिखालऽ गेलऽ छै । कैथोड स॑ एकत्रित एफई फॉर्मेट परीक्षण केरऽ शुरुआत म॑ 200 mA/cm2 प॑ >60% छेलै, लेकिन कैथोड नमक केरऽ संचय के कारण दू घंटा के भीतर तेजी स॑ गिरावट आबी गेलै जेकरऽ चर्चा पहलें करलऽ गेलऽ छेलै (चित्र S11) ।
कैथोड पर CO2R, एनोड पर हाइड्रोजन ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया (HOR) या OER, आरू बीच म॑ एक AEM झिल्ली के साथ शून्य-अंतराल एमईए के योजनाबद्ध । b एनोड पर बहय वाला 1 M KOH आरू OER के साथ इस विन्यास के ललए FE आरू सेल वोल्टेज | त्रुटि बार तीन अलग-अलग मापन कें मानक विचलन कें प्रतिनिधित्व करय छै. एनोड पर H2 आ HOR के साथ FE आ सिस्टम सेल वोल्टेज मे | फॉर्मेट आ फॉर्मिक एसिड उत्पादन कें भेद करय कें लेल अलग-अलग रंगक कें उपयोग कैल जायत छै. d बीपीएम कें साथ एमईए कें योजनाबद्ध आरेख बीच मे आगू शिफ्ट कैल गेल छै. एफई आ बैटरी वोल्टेज बनाम समय 200 mA/cm2 पर अइ विन्यास कें उपयोग करयत. च एक छोट परीक्षण के बाद एक अग्र-पक्षपाती बीपीएम एमईए की क्रॉस-सेक्शनल छवि |
फॉर्मिक एसिड के उत्पादन लेली हाइड्रोजन के आपूर्ति एनोड प॑ पीटी-ऑन-कार्बन (Pt/C) उत्प्रेरक म॑ करलऽ जाय छै । जैना कि चित्र 2d म॑ दिखालऽ गेलऽ छै, एनोड प॑ प्रोटॉन पैदा करै वाला एगो फॉरवर्ड-बाइज बीपीएम केरऽ जांच पहल॑ भी करलऽ गेलऽ छै ताकि फॉर्मिक एसिड उत्पादन प्राप्त करलऽ जाय सक॑ । बीपीएम ट्यूनिंग यूनिट 200 mA/cm2 के करंट पर 40 मिनट के ऑपरेशन के बाद विफल भ गेल, जेकर संग 5 V सं बेसी वोल्टेज के उछाल सेहो भेल (चित्र 2e) । परीक्षण के बाद सीईएम/एईएम इंटरफेस पर स्पष्ट डिलेमिनेशन देखल गेल। फॉर्मेट के अलावा, कार्बोनेट, बाइकार्बोनेट आरू हाइड्रॉक्साइड जैसनऽ आयन भी एईएम झिल्ली स॑ गुजरी क॑ सीईएम/एईएम इंटरफेस प॑ प्रोटॉन के साथ प्रतिक्रिया करी क॑ सीओ 2 गैस आरू तरल पानी पैदा करी सकै छै, जेकरा स॑ बीपीएम डिलेमिनेशन (चित्र 2f) आरू , अंततः कोशिका विफलता होय जाय छै ।
उपरोक्त विन्यास कें प्रदर्शन आ विफलता तंत्र कें आधार पर, एकटा नव एमईए आर्किटेक्चर प्रस्तावित कैल गेल छै जैना की चित्र 1c मे दिखायल गेल छै आ चित्र 3a38 मे विस्तार सं देल गेल छै. यहाँ, पीसीईएम परत सीईएम/एईएम इंटरफेस स॑ फॉर्मिक एसिड आरू आयन केरऽ प्रवासन लेली एगो मार्ग प्रदान करै छै, जेकरा स॑ पदार्थ केरऽ संचय कम होय जाय छै । एकरऽ साथ ही पीसीईएम अंतरालीय मार्ग फॉर्मिक एसिड क॑ प्रसार माध्यम आरू प्रवाह क्षेत्र म॑ निर्देशित करै छै, जेकरा स॑ फॉर्मिक एसिड ऑक्सीकरण के संभावना कम होय जाय छै । 80, 40 आरू 25 मिमी मोटाई वाला एईएम कें उपयोग सं ध्रुवीकरण कें परिणाम चित्र 3b मे दिखायल गेल छै. अपेक्षित रूप स॑, हालांकि एईएम मोटाई बढ़ला के साथ समग्र कोशिका वोल्टेज बढ़ी जाय छै, लेकिन मोटा एईएम के प्रयोग स॑ फॉर्मिक एसिड केरऽ बैक प्रसार क॑ रोकै छै, जेकरा स॑ कैथोड पीएच बढ़ी जाय छै आरू एच 2 उत्पादन म॑ कमी ​​आबै छै (चित्र 3c–e) ।
a एईएम आ छिद्रित सीईएम आ विभिन्न फॉर्मिक एसिड परिवहन मार्गक कें साथ एमईए संरचना कें चित्रण. ख अलग-अलग करंट घनत्व आ अलग-अलग एईएम मोटाई पर सेल वोल्टेज। ईई म॑ विभिन्न करंट घनत्व प॑ 80 माइक्रोन (घ) 40 माइक्रोन, ई) 25 माइक्रोन केरऽ एईएम मोटाई के साथ । त्रुटि बार तीन अलग-अलग नमूना सं मापल गेल मानक विचलन कें प्रतिनिधित्व करय छै. f विभिन्न एईएम मोटाई पर सीईएम/एईएम इंटरफेस पर फॉर्मिक एसिड सांद्रता आ पीएच मान के सिमुलेशन परिणाम | f अलग-अलग एईएम फिल्म मोटाई के साथ उत्प्रेरक के कैथोड परत में पीसी और पीएच | g सीईएम/एईएम अंतरफलक आ छेदन के साथ फॉर्मिक एसिड सांद्रता के द्वि-आयामी वितरण |
चित्र S2 मे पॉइसन-नर्न्स्ट-प्लांक परिमित तत्व मॉडलिंग कें उपयोग सं एमईए मोटाई भर मे फॉर्मिक एसिड सांद्रता आ पीएच कें वितरण कें दर्शाओल गेल छै. ई आश्चर्य के बात नै छै कि फॉर्मिक एसिड केरऽ सबसें अधिक सांद्रता 0.23 मोल/एल सीईएम/एईएम अंतरफलक प॑ देखलऽ जाय छै, कैन्हेंकि फॉर्मिक एसिड ई अंतरफलक प॑ बन॑ छै । एईएम के माध्यम स॑ फॉर्मिक एसिड केरऽ सांद्रता एईएम केरऽ मोटाई बढ़ला के साथ अधिक तेजी स॑ घटै छै, जे द्रव्यमान हस्तांतरण के प्रति अधिक प्रतिरोध आरू बैक प्रसार के कारण कम फॉर्मिक एसिड प्रवाह के संकेत दै छै । चित्र 3 f आरू g क्रमशः बैक प्रसार आरू फॉर्मिक एसिड सांद्रता के द्वि-आयामी वितरण के कारण कैथोड उत्प्रेरक बेड म॑ पीएच आरू फॉर्मिक एसिड मान दर्शाबै छै । एईएम झिल्ली जतेक पतला होयत छै, कैथोड के पास फॉर्मिक एसिड के सांद्रता ओतबे बेसी होयत छै आ कैथोड के पीएच अम्लीय भ जायत छै. अतः, यद्यपि मोटऽ एईएम झिल्ली के परिणामस्वरूप अधिक ओमिक नुकसान होय ​​छै, लेकिन कैथोड म॑ फॉर्मिक एसिड केरऽ बैक प्रसार क॑ रोकै आरू एफई फॉर्मिक एसिड प्रणाली केरऽ उच्च शुद्धता क॑ अधिकतम करै लेली ई बहुत महत्वपूर्ण छै । अंततः, एईएम मोटाई क॑ 80 μm तलक बढ़ाबै के परिणामस्वरूप <2 V प॑ फॉर्मिक एसिड लेली FE >75% आरू 25 cm2 कोशिका क्षेत्र लेली 300 mA/cm2 मिललै ।
ई पीईसीएम आधारित आर्किटेक्चर केरऽ स्थिरता क॑ परखै लेली बैटरी केरऽ करंट क॑ ५५ घंटा तलक २०० एमए/सेमी२ प॑ रखलऽ गेलऽ छेलै । समग्र परिणाम चित्र 4 मे दिखायल गेल छै, जइ मे पहिल 3 घंटा कें परिणामक कें चित्र S3 मे उजागर कैल गेल छै. Pt/C एनोडिक उत्प्रेरक के प्रयोग करला पर पहिलऽ 30 मिनट के भीतर कोशिका वोल्टेज म॑ भारी वृद्धि होय गेलै (चित्र S3a) । अधिक समय के दौरान, कोशिका वोल्टेज लगभग स्थिर रहल, जेकरा स॑ 0.6 एमवी/घंटा के अपघटन दर (चित्र 4a) मिललै । परीक्षण केरऽ शुरुआत म॑ एनोड प॑ एकत्रित फॉर्मिक एसिड केरऽ पीवी ७६.५% आरू कैथोड प॑ एकत्रित हाइड्रोजन केरऽ पीवी १९.२% छेलै । परीक्षण केरऽ पहलऽ घंटा के बाद हाइड्रोजन एफई गिरी क॑ १३.८% होय गेलै, जे फॉर्मेट चयनात्मकता म॑ सुधार के संकेत दै छै । लेकिन, सिस्टम म॑ फॉर्मिक एसिड केरऽ ऑक्सीकरण दर १ घंटा म॑ गिरी क॑ ६२.७% होय गेलै, आरू एनोडिक फॉर्मिक एसिड केरऽ ऑक्सीकरण दर परीक्षण केरऽ शुरुआत म॑ लगभग शून्य स॑ बढ़ी क॑ १७.०% होय गेलै । तत्पश्चात प्रयोग के दौरान एच 2, सीओ, फॉर्मिक एसिड के एफई आरू फॉर्मिक एसिड के एनोडिक ऑक्सीकरण के दर स्थिर रहलै । पहिल घंटा कें दौरान फॉर्मिक एसिड ऑक्सीकरण मे वृद्धि पीसीईएम/एईएम इंटरफेस पर फॉर्मिक एसिड कें संचय कें कारण भ सकय छै. जेना-जेना फॉर्मिक एसिड केरऽ सांद्रता बढ़ै छै, ई न सिर्फ झिल्ली केरऽ छेद के माध्यम स॑ बाहर निकलै छै, बल्कि खुद एफईएम के माध्यम स॑ भी फैललऽ जाय छै आरू पीटी/सी एनोड परत म॑ प्रवेश करै छै । चूँकि फॉर्मिक एसिड 60°C पर तरल पदार्थ छै, एकरऽ संचय द्रव्यमान हस्तांतरण के समस्या पैदा करी सकै छै आरू एकरऽ परिणामस्वरूप हाइड्रोजन के तुलना म॑ प्राथमिकता वाला ऑक्सीकरण होय सकै छै ।
एक सेल वोल्टेज बनाम समय (200 mA/cm2, 60 °C)। इनसेट म॑ छिद्रित ईएम वाला एमईए केरऽ क्रॉस-सेक्शन केरऽ ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप इमेज दिखालऽ गेलऽ छै । पैमाने पर पट्टी: 300 माइक्रोन। ख पीई आरू फॉर्मिक एसिड केरऽ शुद्धता पीटी/सी एनोड केरऽ उपयोग करी क॑ 200 mA/cm2 प॑ समय केरऽ फ़ंक्शन के रूप म॑ ।
तैयारी के दौरान परीक्षण के शुरुआत (बीओटी) आरू स्थिरता परीक्षण के 55 घंटा के बाद परीक्षण के अंत (ईओटी) म॑ नमूना के आकृति विज्ञान क॑ नैनो-एक्स-रे कम्प्यूटर्ड टोमोग्राफी (नैनो-सीटी) के उपयोग करी क॑ विशेषता देलऽ गेलऽ छेलै, जैना कि चित्र 5 क म॑ दिखालऽ गेलऽ छै । ईओटी नमूना केरऽ उत्प्रेरक कण आकार बड़ऽ छै जेकरऽ व्यास 1207 एनएम छै जबकि बीओटी लेली 930 एनएम छै । उच्च कोण कुंडलाकार डार्क-फील्ड स्कैनिंग संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (HAADF-STEM) छवि आरू ऊर्जा-विसर्जित एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) के परिणाम चित्र 5b म॑ दिखालऽ गेलऽ छै । जहाँ बीओटी उत्प्रेरक परत म॑ अधिकांश छोटऽ उत्प्रेरक कण के साथ-साथ कुछ बड़ऽ एग्लोमेरेट भी होय छै, वहीं ईओटी चरण म॑ उत्प्रेरक परत क॑ दू अलग-अलग क्षेत्रऽ म॑ विभाजित करलऽ जाब॑ सकै छै: एक म॑ काफी बड़ऽ ठोस कण आरू दोसरऽ म॑ अधिक झरझरा क्षेत्र होय छै । छोट कणों की संख्या। ईडीएस छवि स॑ पता चलै छै कि बड़ऽ ठोस कणऽ म॑ Bi, संभवतः धातु Bi, आरू झरझरा क्षेत्र ऑक्सीजन स॑ भरपूर होय छै । जब॑ कोशिका क॑ 200 mA/cm2 प॑ संचालित करलऽ जैतै त॑ कैथोड केरऽ नकारात्मक क्षमता स॑ Bi2O3 म॑ कमी ​​आबै वाला छै, जेकरऽ प्रमाण नीचें चर्चा करलऽ गेलऽ इन सिटु एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी केरऽ परिणाम स॑ मिलै छै । एचएएडीएफ-एसटीईएम आरू ईडीएस मैपिंग केरऽ परिणाम स॑ पता चलै छै कि Bi2O3 म॑ रिडक्शन प्रक्रिया होय छै, जेकरा स॑ ओकरा ऑक्सीजन के नुकसान होय ​​जाय छै आरू बड़ऽ धातु कणऽ म॑ एग्लोमेरेट होय जाय छै । बीओटी आरू ईओटी कैथोड केरऽ एक्स-रे विवर्तन पैटर्न ईडीएस डाटा (चित्र 5c) केरऽ व्याख्या के पुष्टि करै छै: बीओटी कैथोड म॑ केवल क्रिस्टलीय Bi2O3 के पता चललै, आरू ईओटी कैथोड म॑ क्रिस्टलीय द्विधातु मिललै । Bi2O3 कैथोड उत्प्रेरक केरऽ ऑक्सीकरण अवस्था प॑ कैथोड विभव केरऽ प्रभाव क॑ समझै लेली तापमान क॑ खुला सर्किट विभव (+0.3 V बनाम RHE) स॑ -1.5 V (बनाम RHE) तलक बदललऽ गेलऽ छेलै । देखलऽ जाय छै कि Bi2O3 चरण RHE के सापेक्ष -0.85 V प॑ कम होय के शुरू होय जाय छै, आरू स्पेक्ट्रम केरऽ किनारे क्षेत्र म॑ सफेद रेखा के तीव्रता म॑ कमी ​​स॑ पता चलै छै कि धातु Bi -1.1 प॑ RHE के 90% तलक कम होय जाय छै । आरएचई के विरुद्ध वी (चित्र 5d)। तंत्र केरऽ परवाह नै करी क॑ कैथोड प॑ फॉर्मेट केरऽ समग्र चयनात्मकता अनिवार्य रूप स॑ अपरिवर्तित छै, जैसनऽ कि एच 2 आरू सीओ एफई आरू फॉर्मिक एसिड केरऽ निर्माण स॑ अनुमान लगाय देलऽ गेलऽ छै, कैथोड आकृति विज्ञान, उत्प्रेरक ऑक्सीकरण अवस्था, आरू सूक्ष्मस्फटिकीय संरचना म॑ महत्वपूर्ण परिवर्तन के बावजूद ।
नैनो-एक्स-रे सीटी के उपयोग स॑ प्राप्त उत्प्रेरक परत केरऽ तीन आयामी संरचना आरू उत्प्रेरक कणऽ के वितरण । पैमाने पर पट्टी: 10 माइक्रोन। ख शीर्ष 2: बीओटी आरू ईओटी उत्प्रेरक के कैथोड परतों के एचएएडीएफ-एसटीईएम छवियाँ | पैमाने पर पट्टी: 1 माइक्रोन। निचला 2: ईओटी उत्प्रेरक केरऽ कैथोड परत केरऽ बढ़लऽ एचएडीएफ-एसटीईएम आरू ईडीएक्स छवि । पैमाने पर बार: 100 एनएम। c बीओटी एवं ईओटी कैथोड नमूने के एक्स-रे विवर्तन पैटर्न | d विभव (0.8 V स॑ -1.5 V बनाम RHE) केरऽ फ़ंक्शन के रूप म॑ 0.1 M KOH म॑ Bi2O3 इलेक्ट्रोड केरऽ इन सिटु एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रा ।
फॉर्मिक एसिड ऑक्सीकरण क॑ रोकी क॑ ऊर्जा दक्षता म॑ सुधार लेली ठीक-ठीक कोन-कोन अवसर मौजूद छै, ई तय करै लेली वोल्टेज हानि के योगदान के पहचान करै लेली एच 2 संदर्भ इलेक्ट्रोड के उपयोग करलऽ गेलऽ छेलै39 । 500 mA/cm2 स॑ कम करंट घनत्व प॑ कैथोड विभव -1.25 V स॑ नीचें रह॑ छै.एनोडिक विभव क॑ दू मुख्य भाग म॑ विभाजित करलऽ गेलऽ छै: विनिमय करंट घनत्व HOR आरू सैद्धांतिक ओवरवोल्टेज HOR 40 जेकरऽ भविष्यवाणी पहलें मापलऽ गेलऽ बुल्टर-वोल्मर समीकरण द्वारा करलऽ गेलऽ छै, आरू शेष भाग ऑक्सीकरण फॉर्मिक एसिड के कारण छै । HOR41 के तुलना म॑ बहुत धीमा प्रतिक्रिया गतिकी के कारण एनोड प॑ फॉर्मिक एसिड ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया केरऽ छोटऽ दर के परिणामस्वरूप एनोडिक विभव म॑ काफी वृद्धि होय सकै छै । परिणाम बताबै छै कि फॉर्मिक एसिड एनोडिक ऑक्सीकरण केरऽ पूर्ण निरोध लगभग 500 एमवी ओवरवोल्टेज क॑ समाप्त करी सकै छै ।
ई अनुमान के परीक्षण लेली एनोड इनलेट प॑ विआयनीकृत पानी (डीआई) के प्रवाह दर म॑ बदलाव करलऽ गेलै ताकि बहाव वाला फॉर्मिक एसिड के सांद्रता कम होय जाय । चित्र 6b आरू c म॑ FE, फॉर्मिक एसिड सांद्रता, आरू कोशिका वोल्टेज क॑ 200 mA/cm2 प॑ एनोड प॑ DI फ्लक्स केरऽ फ़ंक्शन के रूप म॑ दिखालऽ गेलऽ छै । जेना-जेना विआयनीकृत जल प्रवाह दर 3.3 एमएल/मिनट स॑ बढ़ी क॑ 25 एमएल/मिनट होय गेलै, एनोड प॑ फॉर्मिक एसिड केरऽ सांद्रता 0.27 मोल/लीटर स॑ घटी क॑ 0.08 मोल/लीटर होय गेलै । एकरऽ तुलना म॑ ज़िया एट अल द्वारा प्रस्तावित सैंडविच संरचना के उपयोग करी क॑ । 30 200 mA/cm2 पर 1.8 mol/L के फॉर्मिक एसिड सांद्रता प्राप्त करलऽ गेलऽ छेलै । सांद्रता कम करला स॑ फॉर्मिक एसिड केरऽ समग्र एफई म॑ सुधार होय छै आरू एच 2 केरऽ एफई म॑ कमी ​​आबै छै, कैन्हेंकि फॉर्मिक एसिड केरऽ बैक डिफ्यूजन म॑ कमी ​​के कारण कैथोड पीएच अधिक क्षारीय होय जाय छै । अधिकतम डीआई प्रवाह पर फॉर्मिक एसिड केरऽ सांद्रता म॑ कमी ​​न॑ भी फॉर्मिक एसिड ऑक्सीकरण क॑ वस्तुतः समाप्त करी देलकै, जेकरऽ परिणामस्वरूप 200 mA/cm2 प॑ कुल कोशिका वोल्टेज 1.7 V स॑ कुछ कम होय गेलै । बैटरी केरऽ तापमान समग्र प्रदर्शन क॑ भी प्रभावित करै छै, आरू एकरऽ परिणाम चित्र S10 म॑ दिखालऽ गेलऽ छै । लेकिन पीसीईएम आधारित आर्किटेक्चर फॉर्मिक एसिड ऑक्सीकरण कें रोकय मे ऊर्जा दक्षता मे काफी सुधार कयर सकय छै, चाहे ओ फॉर्मिक एसिड कें प्रति बेहतर हाइड्रोजन चयनात्मकता वाला एनोडिक उत्प्रेरक कें उपयोग कें माध्यम सं हो या उपकरण संचालन कें माध्यम सं.
एक सेल वोल्टेज टूटना 60 °C, Pt/C एनोड आरू 80 μm AEM पर संचालित सेल संदर्भ H2 इलेक्ट्रोड का उपयोग कर | ख एनोडिक विआयनीकृत जल कें विभिन्न प्रवाह दर कें उपयोग सं 200 mA/cm2 पर एकत्रित एफई आ फॉर्मिक एसिड सांद्रता. c जब॑ एनोड फॉर्मिक एसिड क॑ अलग-अलग सांद्रता म॑ एकत्रित करै छै त॑ कोशिका वोल्टेज 200 mA/cm2 होय छै । त्रुटि बार तीन अलग-अलग मापन कें मानक विचलन कें प्रतिनिधित्व करय छै. d 0.068 अमेरिकी डॉलर/किलोवाट घंटा आ 4.5 अमेरिकी डॉलर/किलोग्राम हाइड्रोजन कें राष्ट्रीय औद्योगिक औसत बिजली मूल्यक कें उपयोग करयत विभिन्न विआयनीकृत जल प्रवाह दरक पर प्रदर्शन कें अनुसार विभाजित न्यूनतम बिक्री मूल्य. (*: एनोड पर फॉर्मिक एसिड केरऽ न्यूनतम ऑक्सीकरण अवस्था 10 एम एफए, राष्ट्रीय औसत औद्योगिक बिजली मूल्य $0.068/किलोवाट घंटा, आरू हाइड्रोजन $4.5/किलोग्राम मानलऽ जाय छै । **: न्यूनतम ऑक्सीकरण अवस्था क॑ फॉर्मिक एसिड मानलऽ जाय छै । एनोड प॑ एफए केरऽ सांद्रता 1.3 एम एनोड, अपेक्षित भविष्य केरऽ बिजली मूल्य $0.03/किलोवाट घंटा, आरू बिंदीदार रेखा 85 wt% FA के बाजार मूल्य के प्रतिनिधित्व करैत अछि |
संचालन परिस्थितिक कें एकटा श्रृंखला कें तहत ईंधन असेंबली कें न्यूनतम बिक्री मूल्य प्राप्त करय कें लेल एकटा तकनीकी-आर्थिक विश्लेषण (टीईए) करल गेलय छेलै, जैना की चित्र 5d मे दिखायल गेल छै. टीईए कें लेल विधि आ पृष्ठभूमि कें आंकड़ा एसआई मे भेट सकय छै. जब॑ एनोड निकास म॑ एलसी एकाग्रता अधिक होय छै, त॑ अधिक सेल वोल्टेज के बावजूद, पृथक्करण लागत म॑ कमी ​​के कारण ईंधन असेंबली केरऽ समग्र लागत कम होय जाय छै । यदि उत्प्रेरक विकास या इलेक्ट्रोड तकनीक कें माध्यम सं फॉर्मिक एसिड कें एनोडिक ऑक्सीकरण कें न्यूनतम कैल जा सकय छै, त बहाव मे कम कोशिका वोल्टेज (1.66 वी) आ अधिक एफए सांद्रता (10 एम) कें संयोजन सं विद्युत रासायनिक एफए उत्पादन कें लागत 0.74 अमेरिकी डॉलर/किलोग्राम (बिजली कें आधार पर) तइक कम भ जेतय. मूल्य) $0.068/किलोवाट घंटा आ $4.5/किलोग्राम हाइड्रोजन42। एतबे नहि, जखन अक्षय बिजली कें अनुमानित भविष्य कें लागत 0.03 डॉलर/किलोवाट घंटा आ हाइड्रोजन कें 2.3 डॉलर/किलोग्राम कें साथ मिलाएल जायत छै, तखन एफए अपशिष्ट जल कें लक्ष्य 13 लाख तइक कम भ जायत छै, जेकर परिणामस्वरूप अंतिम अनुमानित उत्पादन लागत 0.66 अमेरिकी डॉलर/किलोग्राम43 छै. एकर तुलना वर्तमान बाजार दाम स कैल जा सकैत अछि। ई तरह, इलेक्ट्रोड सामग्री आरू संरचना प॑ केंद्रित भविष्य केरऽ प्रयास एनोडाइजेशन क॑ आरू कम करी सकै छै जबकि कम कोशिका वोल्टेज प॑ संचालन स॑ अधिक एलसी सांद्रता पैदा करै के अनुमति मिल॑ सकै छै ।
संक्षेप म॑, हमन॑ फॉर्मिक एसिड म॑ CO2 रिडक्शन लेली कई शून्य-अंतराल एमईए संरचना के अध्ययन करलकै आरू परिणामस्वरूप फॉर्मिक एसिड लेली झिल्ली द्रव्यमान हस्तांतरण अंतरफलक क॑ सुविधाजनक बनाबै लेली एक छिद्रित कटियन एक्सचेंज झिल्ली (पीईसीएम) सहित एक समग्र अग्र-पक्षपात द्विध्रुवीय झिल्ली वाला संरचना प्रस्तावित करलकै । . इ विन्यास 0.25 एम (3.3 एमएल/मिनट कें एनोड डीआई प्रवाह दर पर) तइक कें सांद्रता मे >96% फॉर्मिक एसिड उत्पन्न करय छै. अधिक डीआई प्रवाह दर (25 एमएल/मिनट) पर, ई विन्यास 25 सेमी2 कोशिका क्षेत्र के उपयोग करी क॑ 1.7 वी प॑ 200 एमए/सेमी2 के >80% एफई के करंट घनत्व प्रदान करलकै । मध्यम एनोडिक डीआई दर (10 एमएल/मिनट) पर, पीईसीएम विन्यास 200 एमए/सेमी2 पर परीक्षण कें 55 घंटा तइक स्थिर वोल्टेज आ उच्च फॉर्मिक एसिड एफई स्तर कें बनाए रखलक. व्यावसायिक रूप स॑ उपलब्ध उत्प्रेरक आरू बहुलक झिल्ली सामग्री द्वारा प्राप्त उच्च स्थिरता आरू चयनात्मकता क॑ अनुकूलित विद्युत उत्प्रेरक के साथ जोड़ला स॑ आरू बढ़ालऽ जाब॑ सकै छै । बाद के काम फॉर्मिक एसिड ऑक्सीकरण क॑ कम करै लेली ऑपरेटिंग परिस्थिति, एनोड उत्प्रेरक चयनात्मकता, आरू एमईए संरचना क॑ समायोजित करै प॑ केंद्रित होतै, जेकरऽ परिणामस्वरूप कम कोशिका वोल्टेज प॑ अधिक गाढ़ा प्रवाह पैदा होतै । यहाँ प्रस्तुत फॉर्मिक एसिड लेली कार्बन डाइऑक्साइड के उपयोग के सरल तरीका एनोलाइट आरू कैथोलाइट कक्ष, सैंडविच घटक, आरू विशेषता सामग्री के जरूरत क॑ समाप्त करी दै छै, जेकरा स॑ कोशिका ऊर्जा दक्षता बढ़ी जाय छै आरू सिस्टम के जटिलता म॑ कमी ​​आबै छै, जेकरा स॑ स्केल अप करना आसान होय ​​जाय छै । प्रस्तावित विन्यास तकनीकी आ आर्थिक रूप सं व्यवहार्य सीओ 2 रूपांतरण संयंत्रक कें भविष्य कें विकास कें लेल एकटा मंच प्रदान करयत छै.
जखन तइक अन्यथा नहि कहल गेल होय, सबटा रासायनिक ग्रेड कें सामग्री आ विलायक कें उपयोग प्राप्त अनुसार कैल गेलय. बिस्मथ ऑक्साइड उत्प्रेरक (Bi2O3, 80 एनएम) क॑ यूएस रिसर्च नैनोमटेरियल, इंक स॑ खरीदलऽ गेलऽ छेलै ।पॉलिमर पाउडर (AP1-CNN8-00-X) क॑ IONOMR द्वारा उपलब्ध कराय देलऽ गेलऽ छेलै । ओमनिसोल्व® ब्रांड एन-प्रोपानोल (nPA) आरू अल्ट्राशुद्ध पानी (18.2 Ω, Milli–Q® Advantage A10 जल शुद्धिकरण प्रणाली) क॑ मिलिपोरे सिग्मा स॑ खरीदलऽ गेलऽ छेलै । एसीएस प्रमाणित मेथनॉल आ एसीटोन क्रमशः वीडब्ल्यूआर केमिकल बीडीएच® आ फिशर केमिकल सं खरीदल जायत छै. बहुलक पाउडर क॑ एसीटोन आरू मेथनॉल के मिश्रण स॑ वजन के हिसाब स॑ १:१ के अनुपात म॑ मिला क॑ ६.५ वजन% के सांद्रता वाला बहुलक फैलाव प्राप्त करलऽ गेलै । 30ml कें जार मे 20g Bi2O3, अल्ट्राशुद्ध पानी, nPA आ आयनोमर फैलाव कें मिला क उत्प्रेरक स्याही तैयार करूं. संरचना म॑ 30 wt.% उत्प्रेरक, आयनोमर आरू उत्प्रेरक के द्रव्यमान अनुपात 0.02 आरू अल्कोहल आरू पानी के द्रव्यमान अनुपात 2:3 (40 wt.% nPA) छेलै । मिश्रण सं पहिने 70g ग्लेन मिल्स 5mm जिरकोनिया पीसय वाला सामग्री मिश्रण मे मिला देल गेल छल. नमूना क॑ फिशरब्रांड TM डिजिटल बोतल रोलर प॑ 80 आरपीएम प॑ 26 घंटा तलक रखलऽ गेलऽ छेलै । स्याही के लगाबय सं पहिने 20 मिनट धरि बैसय दियौ. Bi2O3 स्याही क॑ 22°C प॑ 1/2′′ x 16′′ प्रयोगशाला वायरवाउंड रिफिल (आरडी स्पेशलिटीज – 60 मिल व्यास) के उपयोग करी क॑ क्वालटेक ऑटोमैटिक एप्लीकेटर (QPI-AFA6800) प॑ लगाय देलऽ गेलऽ छेलै । 5 एमएल उत्प्रेरक स्याही क॑ 7.5 x 8 इंच के सिग्रासेट 39 बीबी कार्बन गैस प्रसार वाहक (ईंधन कोशिका भंडारण) प॑ 55 मिमी/सेकंड केरऽ निश्चित औसत गति स॑ रॉड जमाव स॑ लगाय देलऽ गेलऽ छेलै । इ लेपित इलेक्ट्रोड कें ओवन मे स्थानांतरित करूं आ 80 डिग्री सेल्सियस पर सुखाऊं. रॉड कोटिंग प्रक्रिया आरू जीडीई कोटिंग केरऽ छवि चित्र S4a आरू b म॑ दिखालऽ गेलऽ छै । एक एक्स-रे फ्लोरोसेंस (XRF) उपकरण (Fischerscope® XDV-SDD, Fischer-Technolgy Inc. USA) न॑ ई बात के पुष्टि करलकै कि लेपित जीडीई लोडिंग 3.0 मिलीग्राम Bi2O3/cm2 छेलै ।
आयन विनिमय झिल्ली (एईएम) आ छिद्रित सीईएम युक्त समग्र झिल्ली विन्यास कें लेल. सीईएम परत के रूप म॑ 15 μm के नाममात्र मोटाई वाला Nafion NC700 (Chemours, USA) के प्रयोग करलऽ गेलऽ छेलै । एनोडिक उत्प्रेरक क॑ सीधे एफईएम प॑ 0.83 के आयनोमर आरू कार्बन अनुपात आरू 25 सेमी2 के कवरेज क्षेत्र के साथ छिड़काव करलऽ गेलऽ छेलै । एनोड उत्प्रेरक के रूप म॑ 0.25 मिलीग्राम पीटी/सेमी2 के लोडिंग वाला बड़ऽ सतह क्षेत्रफल (50 wt.% Pt/C, TEC 10E50E, TANAKA कीमती धातु) वाला समर्थित प्लैटिनम के उपयोग करलऽ गेलऽ छेलै । उत्प्रेरक केरऽ एनोड परत लेली आयनोमर के रूप म॑ नाफियन डी२०२० (आयन पावर, अमेरिका) के प्रयोग करलऽ गेलऽ छेलै । सीईएम छेदन सीईएम फिल्म पर समानांतर रेखाक कें 3 मिमी अंतराल पर काटि क कैल जायत छै. छेदन प्रक्रिया कें विवरण चित्र S12b आ c मे दिखायल गेल छै. एक्स-रे कम्प्यूटर्ड टोमोग्राफी के उपयोग स॑ ई पुष्टि करलऽ गेलै कि छेदन अंतराल 32.6 μm छै, जैसनऽ कि चित्र S12d आरू e म॑ दिखालऽ गेलऽ छै । सेल असेंबली के दौरान, एक उत्प्रेरक-लेपित छिद्रित सीईएम झिल्ली क॑ 25 सेमी2 टोरे पेपर (5 wt% पीटीएफई उपचारित, फ्यूल सेल स्टोर, अमेरिका) प॑ रखलऽ गेलऽ छेलै । सीईएम के ऊपर आरू ओकरा बाद जीडीई कैथोड प॑ 25, 40 या 80 माइक्रोन मोटाई वाला एईएम झिल्ली (PiperION, Versogen, USA) रखलऽ गेलऽ छेलै । एईएम झिल्ली क॑ 7.5 × 7.5 सेमी के टुकड़ा म॑ काटलऽ गेलऽ छेलै ताकि पूरा प्रवाह क्षेत्र क॑ ढकलऽ जाय सक॑ आरू असेंबली स॑ पहल॑ रात भर 1 एम पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड घोल म॑ भिगोलऽ गेलऽ छेलै । एनोड आरू कैथोड दूनू म॑ पीटीएफई स्पेसर के प्रयोग करलऽ जाय छै जे एतना मोटऽ होय छै कि १८% के इष्टतम जीडीई संपीड़न प्राप्त होय सकै छै । बैटरी असेंबली प्रक्रिया कें विवरण चित्र S12a मे दिखायल गेल छै.
परीक्षण के दौरान, इकट्ठा कोशिका क॑ 60 डिग्री सेल्सियस (तापमान निर्भरता अध्ययन लेली 30, 60, आरू 80 डिग्री सेल्सियस) प॑ रखलऽ गेलऽ छेलै जेकरा म॑ एनोड म॑ 0.8 एल/मिनट हाइड्रोजन गैस आरू कैथोड म॑ 2 एल/मिनट कार्बन डाइऑक्साइड के आपूर्ति करलऽ गेलऽ छेलै । एनोडिक आरू कैथोडिक दूनू वायु धारा क॑ १००% सापेक्षिक आर्द्रता आरू २५९ किलोपास्कल निरपेक्ष कैथोडिक दबाव प॑ आर्द्रीकरण करलऽ गेलऽ छेलै । संचालन के दौरान, कैथोड गैस धारा क॑ 1 एम केओएच घोल स॑ 2 एमएल/मिनट के दर स॑ मिलालऽ गेलऽ छेलै ताकि कैथोड उत्प्रेरक बिस्तर आरू आयनिक चालन के उपयोग क॑ बढ़ावा मिल॑ सक॑ । एनोड गैस कें एकटा धारा कें विआयनीकृत पानी सं 10 मिलीलीटर/मिनट कें दर सं मिला क एनोड पर फॉर्मिक एसिड कें हटाउ. डिवाइस इनपुट आ आउटपुट कें विवरण चित्र S5 मे दिखायल गेल छै. कैथोड निकास गैस म॑ CO2 होय छै आरू CO आरू H2 पैदा करै छै । जलवाष्प क॑ कंडेनसर (2°C प॑ कम तापमान वाला हीट एक्सचेंजर) के माध्यम स॑ हटाय देलऽ जाय छै । शेष गैस गैस टाइमिंग एनालिसिस लेल एकत्रित कएल जाएत। एनोड केरऽ प्रवाह भी कंडेनसर स॑ गुजरी क॑ तरल पदार्थ क॑ गैस स॑ अलग करी देतै । अपशिष्ट जल कें साफ शीशी मे एकत्रित कैल जेतय आ तरल क्रोनोमेट्री कें उपयोग सं विश्लेषण कैल जेतय ताकि उत्पादित फॉर्मिक एसिड कें मात्रा निर्धारित कैल जा सकय. विद्युत रासायनिक परीक्षण गार्मी पोटेंशिओस्टेट (संदर्भ संख्या 30K, गैमरी, अमेरिका) के उपयोग स॑ करलऽ गेलऽ छेलै । ध्रुवीकरण वक्र क॑ मापै स॑ पहल॑ कोशिका क॑ 2.5 mA/cm2 के स्कैन दर के साथ रैखिक वोल्टामेट्री के उपयोग करी क॑ 0 स॑ 250 mA/cm2 के रेंज म॑ 4 बार कंडीशन करलऽ गेलऽ छेलै । कैथोड गैस आरू एनोलाइट तरल पदार्थ के नमूना लेबै स॑ पहल॑ कोशिका क॑ 4 मिनट तलक एक निश्चित करंट घनत्व प॑ रखला के साथ गैल्वेनोस्टैटिक मोड म॑ ध्रुवीकरण वक्र प्राप्त करलऽ गेलऽ छेलै ।
हम कैथोड आरू एनोडिक विभव क॑ अलग करै लेली एमईए म॑ हाइड्रोजन संदर्भ इलेक्ट्रोड के प्रयोग करै छियै । संदर्भ इलेक्ट्रोड केरऽ संरचना चित्र S6a म॑ दिखालऽ गेलऽ छै । एमईए झिल्ली आरू संदर्भ इलेक्ट्रोड क॑ जोड़ै लेली आयनिक ब्रिज के रूप म॑ एक नाफियन झिल्ली (नफियन २११, आयनपावर, अमेरिका) के प्रयोग करलऽ गेलऽ छेलै । नफियन पट्टी केरऽ एक छोर क॑ 1 सेमी2 गैस प्रसार इलेक्ट्रोड (जीडीई) स॑ जोड़लऽ गेलऽ छेलै जेकरा म॑ 0.25 मिलीग्राम पीटी/सेमी2 (50 wt% Pt/C, TEC10E50E, TANAKA कीमती धातु) स॑ भरलऽ गेलऽ छेलै जेकरा 29BC कार्बन पेपर (फ्यूल सेल स्टोर, अमेरिका) प॑ स्पटर करलऽ गेलऽ छेलै । ). विशेष पॉलीइथेरेथरकीटोन (पीईईके) हार्डवेयर कें उपयोग गैस सील करय आ जीडीई आ नाफियन पट्टी कें बीच नीक संपर्क सुनिश्चित करय कें लेल, आ संदर्भ इलेक्ट्रोड कें ईंधन कोशिका हार्डवेयर सं जोड़य कें लेल कैल जायत छै. नफियन पट्टी केरऽ दोसरऽ छोर सीईएम बैटरी केरऽ बाहर निकललऽ किनारे स॑ जुड़लऽ छै । चित्र S6b एमईए स॑ एकीकृत संदर्भ इलेक्ट्रोड केरऽ क्रॉस सेक्शन क॑ दर्शाबै छै ।
निकास गैस कंडेनसर आरू गैस-तरल विभाजक स॑ गुजरला के बाद कैथोड स॑ गैस के नमूना लेलऽ जाय छै । एकत्रित गैस क॑ 4900 माइक्रो जीसी (10 माइक्रोन आणविक छलनी, एजिलेंट) के उपयोग करी क॑ कम स॑ कम तीन बार विश्लेषण करलऽ गेलऽ छेलै । नमूनाक कें अक्रिय बहु-परत एल्यूमीनियम पन्नी गैस नमूना बैग सुपेल TM (सिग्मा-एल्ड्रिच) मे निर्धारित समय अवधि (30 सेकंड) कें लेल एकत्र कैल गेलय आ संग्रहण कें दू घंटा कें भीतर माइक्रोगैस क्रोमैटोग्राफ मे मैन्युअल रूप सं डालल गेलय. इंजेक्शन के तापमान 110 डिग्री सेल्सियस पर सेट कयल गेल छल। कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) आरू हाइड्रोजन (H2) क॑ वाहक गैस के रूप म॑ आर्गन (मैथसन गैस-मैथसन प्यूरिटी) के उपयोग करी क॑ गरम (105 °C) दबाव (28 psi) 10 m MS5A कॉलम प॑ अलग करलऽ गेलऽ छेलै । इ कनेक्शनक कें पता बिल्ट-इन थर्मल कंडक्टिविटी डिटेक्टर (टीसीडी) कें उपयोग सं कैल जायत छै. जीसी क्रोमैटोग्राम आरू सीओ आरू एच 2 कैलिब्रेशन वक्र चित्र S7 म॑ दिखालऽ गेलऽ छै । एनोड सं तरल फॉर्मिक एसिड नमूनाक कें एकटा निर्धारित समय (120 सेकंड) कें लेल एकत्र कैल गेलय आ 0.22 माइक्रोन पीटीएफई सिरिंज फिल्टर कें उपयोग सं 2 एमएल शीशी मे छानल गेलय. शीशी म॑ तरल उत्पादऽ के विश्लेषण एजिलेंट 1260 इन्फिनिटी II बायोइनर्ट हाई-परफॉर्मेंस लिक्विड क्रोमैटोग्राफी (एचपीएलसी) सिस्टम के उपयोग करी क॑ करलऽ गेलऽ छेलै, जेकरा म॑ 20 μl नमूना क॑ 4 एमएम सल्फ्यूरिक एसिड (H2SO4) के मोबाइल फेज के साथ ऑटोसैंपलर (G5668A) के माध्यम स॑ इंजेक्ट करलऽ गेलऽ छेलै । ) 0.6 मिलीलीटर/मिनट (चतुर्थक पंप G5654A) के प्रवाह दर पर। उत्पाद क॑ गरम (35°C, कॉलम ओवन G7116A) एमिनेक्स एचपीएक्स-87एच 300 × 7.8 मिमी (बायो-रैड) प॑ अलग करलऽ गेलऽ छेलै जेकरा स॑ पहल॑ माइक्रो-गार्ड कैटशियम एच गार्ड कॉलम छेलै । फॉर्मिक एसिड के पता डायोड एरे डिटेक्टर (DAD) के उपयोग स॑ लगाय देलऽ गेलऽ छेलै । 210 एनएम के तरंग दैर्ध्य आ 4 एनएम के बैंडविड्थ पर। एचपीएल क्रोमैटोग्राम आ फॉर्मिक एसिड मानक अंशांकन वक्र चित्र S7 मे दिखायल गेल छै.
गैस उत्पाद (CO आरू H2) FE के गणना निम्नलिखित समीकरण के उपयोग करी क॑ करलऽ जाय छै, आरू गैस के कुल मोल के गणना आदर्श गैस समीकरण के उपयोग करी क॑ करलऽ जाय छै:
इनमें से : \({n}_{i}\): विद्युत रासायनिक अभिक्रिया में इलेक्ट्रॉन की संख्या | \(F\): फैराडे के स्थिरांक। \({C}_{i}\): एचपीएलसी तरल उत्पाद एकाग्रता। \(V\): एक निश्चित समय टी पर एकत्रित तरल नमूने के आयतन। \(j\): वर्तमान घनत्व। \(A\): इलेक्ट्रोड के ज्यामितीय क्षेत्रफल (25 cm2)। \(t\): नमूना समय अवधि। \(P\): निरपेक्ष दबाव। \({x}_{i}\): जीसी द्वारा निर्धारित गैस के मोल प्रतिशत। \(R\): गैस स्थिरांक। \(T\): तापमान।
एनोडिक कैटशियम केरऽ सांद्रता क॑ आगमनात्मक रूप स॑ युग्मित प्लाज्मा परमाणु उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी (ICP-OES) के उपयोग करी क॑ मात्राबद्ध करलऽ गेलऽ छेलै । जे कैटशियम एनोड म॑ लीच या फैल सकै छै, ओकरा म॑ Ti, Pt, Bi आरू K शामिल छै.K क॑ छोड़ी क॑ बाकी सब कैटशियम पता लगाबै के सीमा स॑ नीचें छेलै । घोल म॑ आयन बनाबै छै आरू एनोड क॑ प्रोटॉन या अन्य कैटशियम के साथ जोड़ी बनाबै लेली छोड़ी दै छै । अतः फॉर्मिक एसिड के शुद्धता के गणना के रूप में किया जा सकता है |
फॉर्मेट/एफए उत्पादन कोनों विशेष एमईए विन्यास कें उपयोग सं खपत कैल गेल बिजली कें प्रति किलोवाट घंटा उत्पादित एफए कें मात्रा कें प्रतिनिधित्व करयत छै, मोल/किलोवाट घंटा मे. एकरऽ गणना विशिष्ट संचालन परिस्थिति म॑ करंट घनत्व, सेल वोल्टेज आरू फैराडे दक्षता के आधार प॑ करलऽ जाय छै ।
समग्र द्रव्यमान संतुलन के आधार पर एनोड पर ऑक्सीकरण फॉर्मिक एसिड के मात्रा की गणना कीजिए | कैथोड पर तीन प्रतिस्पर्धी प्रतिक्रिया घटित होय छै: हाइड्रोजन विकास, CO2 केरऽ CO म॑ कमी, आरू CO2 केरऽ फॉर्मिक एसिड म॑ कमी ​​। चूँकि हमरा सब के पास एंटोन में फॉर्मिक एसिड ऑक्सीकरण प्रक्रिया छै, फॉर्मिक एसिड एफई के दू भाग में बाँटल जा सकै छै: फॉर्मिक एसिड संग्रहण आरू फॉर्मिक एसिड ऑक्सीकरण । समग्र द्रव्यमान संतुलन कें लिखल जा सकय छै:
हम एचपीएलसी द्वारा एकत्रित फॉर्मिक एसिड, हाइड्रोजन, आ सीओ के मात्रा के मात्रा निर्धारित करय लेल जीसी के प्रयोग केलहुं. ध्यान देना चाहियऽ कि पूरक चित्र S5 म॑ दिखालऽ गेलऽ सेटअप के उपयोग करी क॑ एनोड स॑ अधिकांश फॉर्मिक एसिड एकत्रित करलऽ गेलऽ छेलै । कैथोड कक्ष स॑ एकत्रित फॉर्मेट केरऽ मात्रा महत्वहीन होय ​​छै, लगभग दू आर्डर केरऽ परिमाण कम होय छै, आरू एससी केरऽ कुल मात्रा के ०.५% स॑ भी कम होय छै ।
एतय उपयोग कैल गेल निरंतर परिवहन मॉडल समान प्रणाली पर पिछला काज पर आधारित छै34. इलेक्ट्रॉनिक आरू आयनिक चालक चरणऽ म॑ जल के सांद्रता आरू इलेक्ट्रोस्टैटिक विभव के निर्धारण लेली पॉयसन-नेर्स्ट-प्लांक (PNP) समीकरणऽ के एक युग्मित प्रणाली के उपयोग करलऽ जाय छै । अंतर्निहित समीकरण आरू मॉडल ज्यामिति केरऽ विस्तृत अवलोकन एसआई म॑ देलऽ गेलऽ छै ।
ई प्रणाली आठ जलीय पदार्थऽ के सांद्रता निर्धारित करै छै (\({{{{{{{\rm{C}}}}}}{{{{{{\rm{O}}}}}}}}_{2 \left ({{{{{{\rm{aq}}}}}\right)}\), \({{{{{{{\rm{H}}}}}}}}^{+ }\ ), \ ({{{{{{\rm{O}}}}}}{{{{{{{\rm{H}}}}}}^{-}\), \({{{ {{{ \rm{ एचसीओ}}}}}}}}_{3}^{-}\), \({{{{{{\rm{CO}}}}}}_{3}^{ 2-} \ ),\ ({{{{{\rm{HCOOH}}}}}}\), \({{{{{{{\rm{HCOO}}}}}}}}^{- }\) और \({{{ {{{\rm{K}}}}}}}^{+}\)), आयनिक चालक चरण में विद्युतस्थैतिक विभव (\({\phi }_{I}\ )) और एनोडिक और कैथोडिक इलेक्ट्रॉन चालकता | चरणों में विद्युतस्थैतिक विभव (क्रमश: \({\phi }_{A}\) और \({\phi }_{C}\))। बल्कि, न त॑ स्थानीय विद्युत तटस्थता आरू न ही आवेश वितरण कार्य केरऽ एहसास होय छै, अंतरिक्ष आवेश क्षेत्र क॑ सीधे पॉयसन केरऽ समीकरण के उपयोग करी क॑ हल करलऽ जाय छै; ई दृष्टिकोण हमरा सीधे सीईएम|एईएम, सीईएम|पोर, आरू एईएम|पोर इंटरफेस प॑ डोनन प्रतिकर्षण प्रभाव के मॉडलिंग करै के अनुमति दै छै । एकरऽ अलावा, उत्प्रेरक केरऽ एनोडिक आरू कैथोडिक परतऽ म॑ आवेश परिवहन के वर्णन करै लेली झरझरा इलेक्ट्रोड सिद्धांत (PET) के प्रयोग करलऽ जाय छै । लेखकऽ के ज्ञान के अनुसार, ई काम कई स्पेस चार्ज क्षेत्र वाला सिस्टम म॑ पीईटी केरऽ पहिलऽ अनुप्रयोग के प्रतिनिधित्व करै छै ।
जीडीई बीओटी आरू ईओटी कैथोड नमूना केरऽ परीक्षण 8.0 केवी एक्स-रे स्रोत, अवशोषण आरू चौड़ा क्षेत्र मोड, आरू छवि संलयन1 के साथ जेइस एक्सरेडिया 800 अल्ट्रा के उपयोग करी क॑ करलऽ गेलऽ छेलै । 901 छवि -90° स॑ 90° तलक एकत्रित करलऽ गेलऽ छेलै जेकरऽ एक्सपोजर समय 50 सेकंड छेलै । पुनर्निर्माण 64 एनएम के वोक्सेल आकार वाला बैक प्रोजेक्शन फिल्टर के उपयोग स॑ करलऽ गेलऽ छेलै । विशेष रूप स॑ लिखलऽ कोड के उपयोग करी क॑ विभाजन आरू कण आकार वितरण के विश्लेषण करलऽ गेलऽ छेलै ।
इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपिक विशेषता निर्धारण म॑ हीरा चाकू स॑ अल्ट्राथिन सेक्शनिंग के तैयारी म॑ परीक्षण एमईए क॑ इपोक्सी राल म॑ एम्बेड करलऽ जाय छै । प्रत्येक एमईए के क्रॉस सेक्शन क॑ 50 स॑ 75 एनएम के मोटाई तलक काटलऽ गेलऽ छेलै । स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (STEM) आरू ऊर्जा-विसर्जित एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) मापन लेली एगो तालोस F200X संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (थर्मो फिशर साइंटिफिक) के उपयोग करलऽ गेलऽ छेलै । सूक्ष्मदर्शी 4 विंडोलेस एसडीडी डिटेक्टर कें साथ ईडीएस सुपर-एक्स सिस्टम सं लैस छै आ 200 केवी पर संचालित छै.
पाउडर एक्स-रे विवर्तन पैटर्न (पीएक्सआरडी) ब्रूकर एडवांस डी 8 पाउडर एक्स-रे विवर्तन मीटर पर Ni-फिल्टर Cu Kα विकिरण के साथ 40 केवी आरू 40 एमए पर संचालित करलौ गेलौ छेलै । स्कैनिंग रेंज 10° सं 60°, स्टेप साइज 0.005°, आ डाटा एक्वायजिशन स्पीड 1 सेकंड प्रति स्टेप छै.
Bi2O3 Bi L3 उत्प्रेरक केरऽ किनारे प॑ आरएएस स्पेक्ट्रम क॑ घरऽ म॑ बनलऽ कोशिका के उपयोग करी क॑ विभव केरऽ कार्य के रूप म॑ मापलऽ गेलऽ छेलै । Bi2O3 उत्प्रेरक आयनोमर स्याही 26.1 मिलीग्राम Bi2O3 क॑ 156.3 μL आयनोमर घोल (6.68%) स॑ मिला क॑ 1 M KOH, पानी (157 μL) आरू आइसोप्रोपाइल अल्कोहल (104 μL) स॑ बेअसर करी क॑ आयनोमर स्याही प्राप्त करलऽ गेलऽ छेलै । उत्प्रेरक गुणांक 0.4 अछि। स्याही क॑ आयताकार धब्बऽ (10×4 मिमी) प॑ ग्राफीन शीट प॑ तब तलक लगाय देलऽ गेलऽ छेलै जब॑ तलक कि Bi2O3 उत्प्रेरक लोडिंग 0.5 मिलीग्राम/सेमी2 नै होय जाय छेलै । बाकी ग्राफीन शीट क॑ कैप्टन स॑ लेपित करी क॑ ई क्षेत्रऽ क॑ इलेक्ट्रोलाइट स॑ अलग करी देलऽ जाय छै । उत्प्रेरक-लेपित ग्राफीन शीट क॑ दू पीटीएफई के बीच डाललऽ गेलऽ छेलै आरू पेंच स॑ कोशिका शरीर (पीईईके) स॑ सुरक्षित करलऽ गेलऽ छेलै, चित्र S8 । Hg/HgO (1 M NaOH) संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप म॑ काम करलकै, आरू कार्बन पेपर काउंटर इलेक्ट्रोड के रूप म॑ काम करलकै । Hg/HgO संदर्भ इलेक्ट्रोड क॑ हाइड्रोजन-संतृप्त 0.1 M KOH म॑ डूबलऽ प्लैटिनम तार के उपयोग करी क॑ कैलिब्रेट करलऽ गेलऽ छेलै ताकि सब मापलऽ गेलऽ विभव क॑ रिवर्सिबल हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (RHE) पैमाना प॑ बदललऽ जाय सक॑ । 0.1 M KOH म॑ डूबी गेलऽ Bi2O3/ग्राफीन शीट वर्किंग इलेक्ट्रोड केरऽ विभव के निगरानी करी क॑ एक्सआरडी स्पेक्ट्रा प्राप्त करलऽ गेलऽ छेलै, जेकरा 30 डिग्री सेल्सियस तलक गरम करलऽ गेलऽ छेलै । इलेक्ट्रोलाइट बैटरी म॑ घूमै छै, जेकरा म॑ इलेक्ट्रोलाइट केरऽ प्रवेश कोशिका केरऽ निचला भाग आरू आउटलेट ऊपर होय छै ताकि ई सुनिश्चित करलऽ जाय सक॑ कि जब॑ बुलबुला बन॑ छै त॑ इलेक्ट्रोलाइट उत्प्रेरक परत स॑ संपर्क करै छै । काम करय वाला इलेक्ट्रोड विभव क॑ नियंत्रित करै लेली एक सीएच इंस्ट्रूमेंट्स 760e पोटेंशिओस्टेट के प्रयोग करलऽ गेलऽ छेलै । विभव अनुक्रम एक खुला सर्किट विभव छेलै: -100, -200, -300, -400, -500, -800, -850, -900, -1000, -1100, -1500 आरू +700 एमवी आरएचई के आधार प॑ । सबटा आईआर पोटेंशियल समायोजित भ गेल अछि।
बी एल 3 किनारा (बी धातु के लेल ~ 13424 ईवी) एक्स-रे अवशोषण ठीक संरचना (XAFS) स्पेक्ट्रोस्कोपी चैनल 10-आईडी, उन्नत फोटॉन स्रोत (एपीएस), आर्गन राष्ट्रीय प्रतिदीप्ति प्रयोगशाला पर कयल गेल छल । राष्ट्रीय मॉडल मापन प्रयोगशाला। एक्स-रे ऊर्जा क॑ ट्यून करै लेली तरल नाइट्रोजन स॑ ठंडा करलऽ गेलऽ दू-क्रिस्टल Si(111) मोनोक्रोमेटर के इस्तेमाल करलऽ गेलऽ छेलै, आरू हार्मोनिक सामग्री क॑ क्षीण करै लेली रोडियम लेपित दर्पण के प्रयोग करलऽ गेलऽ छेलै । स्कैन ऊर्जा क॑ 13200 स॑ 14400 ईवी तलक बदललऽ गेलऽ छेलै, आरू प्रतिदीप्ति क॑ बिना फिल्टर या सोलर स्लिट के 5 × 5 सिलिकॉन पिन डायोड सरणी के उपयोग करी क॑ मापलऽ गेलऽ छेलै । दोसरऽ व्युत्पन्न केरऽ शून्य पार ऊर्जा क॑ पीटी पन्नी केरऽ एल२ किनारे के माध्यम स॑ १३२७१.९० ईवी प॑ कैलिब्रेट करलऽ जाय छै । विद्युत रासायनिक कोशिका के मोटाई के कारण एक साथ संदर्भ मानक के स्पेक्ट्रम के मापन संभव नै छेलै । इस प्रकार, घटना एक्स-रे ऊर्जा म॑ गणना करलऽ गेलऽ स्कैन-टू-स्कैन परिवर्तन पूरा प्रयोग म॑ बार-बार मापन के आधार प॑ ±0.015 eV छै । Bi2O3 परत केरऽ मोटाई के कारण प्रतिदीप्ति केरऽ स्व-अवशोषण केरऽ एक निश्चित डिग्री होय छै; इलेक्ट्रोड इंसिडेंट बीम आरू डिटेक्टर के सापेक्ष एक निश्चित अभिविन्यास बनाबै छै, जेकरा स॑ सब स्कैन लगभग एक जैसनऽ होय जाय छै । एथेना सॉफ्टवेयर (संस्करण 0.9.26) केरऽ रैखिक संयोजन फिटिंग एल्गोरिथ्म के उपयोग करी क॑ Bi आरू Bi2O3 मानक केरऽ XANES क्षेत्र के साथ तुलना करी क॑ बिस्मथ केरऽ ऑक्सीकरण अवस्था आरू रासायनिक रूप क॑ निर्धारित करै लेली नियर-फील्ड XAFS स्पेक्ट्रम के उपयोग करलऽ गेलऽ छेलै । कोड IFEFFIT 44 द्वारा।
ई लेख म॑ देलऽ गेलऽ आंकड़ा आरू ई अध्ययन केरऽ अन्य निष्कर्ष के समर्थन करै वाला आंकड़ा उचित अनुरोध प॑ संबंधित लेखक स॑ उपलब्ध छै ।
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