Published March 24, 2022
| Version v1
Publication
Open
Electro-Osmotic Flow of Water–Methanol Mixtures Through Nafion Membranes Revisited: Composition and Temperature Dependence
Creators
- 1. Comisión Nacional de Energía Atómica
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 3. University of Ontario Institute of Technology
Description
The electro-osmotic drag coefficient of water and methanol mixtures through Nafion 117 membranes was measured as a function of the composition at several temperatures between 25 and 60°C using a two-compartment capillary cell with Ag/AgCl electrodes. The electro-osmotic water drag in HCl aqueous solutions is higher than that reported in measurements where the membrane is in contact with pure water; hence, all the reported results were performed at the same acid concentration. It was found that the drag coefficient for pure methanol is about 40% higher than that for water at all the temperatures studied as a consequence of the expanded nanostructure of Nafion in methanol. The drag coefficients of the water–methanol mixtures exhibit a high non-linearity, which can be explained by considering the Nafion sorption in the binary solvent. The electro-osmotic flow in pure methanol is similar to that of 5 M methanol aqueous solutions, which opens the opportunity to use pure methanol in DMFCs. The methanol crossover due to permeability can be minimized. Controversial results with previous studies are also addressed.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تم قياس معامل السحب الكهرومغناطيسي لمخاليط الماء والميثانول من خلال أغشية Nafion 117 كدالة للتركيبة عند عدة درجات حرارة تتراوح بين 25 و 60 درجة مئوية باستخدام خلية شعرية ثنائية الحجرة مع أقطاب Ag/AgCl. يكون سحب الماء الكهرومغناطيسي في المحاليل المائية لـ HCL أعلى من ذلك المبلغ عنه في القياسات التي يكون فيها الغشاء على اتصال بالماء النقي ؛ وبالتالي، تم إجراء جميع النتائج المبلغ عنها عند نفس تركيز الحمض. وجد أن معامل السحب للميثانول النقي أعلى بحوالي 40 ٪ من معامل السحب للمياه في جميع درجات الحرارة التي تمت دراستها نتيجة للبنية النانوية الموسعة لنافيون في الميثانول. تُظهر معاملات السحب لمخاليط الماء والميثانول عدم خطية عالية، والتي يمكن تفسيرها من خلال النظر في امتصاص نافيون في المذيب الثنائي. يتشابه التدفق الكهرومغناطيسي في الميثانول النقي مع تدفق 5 م من المحاليل المائية للميثانول، مما يفتح الفرصة لاستخدام الميثانول النقي في مركبات DMFC. يمكن تقليل تقاطع الميثانول بسبب النفاذية. كما يتم تناول النتائج المثيرة للجدل مع الدراسات السابقة.Translated Description (French)
Le coefficient de traînée électro-osmotique des mélanges d'eau et de méthanol à travers les membranes Nafion 117 a été mesuré en fonction de la composition à plusieurs températures comprises entre 25 et 60°C en utilisant une cellule capillaire à deux compartiments avec des électrodes Ag/AgCl. La traînée d'eau électro-osmotique dans les solutions aqueuses de HCl est supérieure à celle rapportée dans les mesures où la membrane est en contact avec de l'eau pure ; par conséquent, tous les résultats rapportés ont été effectués à la même concentration d'acide. Il a été constaté que le coefficient de traînée du méthanol pur est environ 40% plus élevé que celui de l'eau à toutes les températures étudiées en raison de la nanostructure expansée du Nafion dans le méthanol. Les coefficients de traînée des mélanges eau-méthanol présentent une non-linéarité élevée, ce qui peut s'expliquer en considérant la sorption du Nafion dans le solvant binaire. Le flux électro-osmotique dans le méthanol pur est similaire à celui des solutions aqueuses de méthanol 5 M, ce qui ouvre la possibilité d'utiliser du méthanol pur dans les DMFC. Le croisement du méthanol dû à la perméabilité peut être minimisé. Les résultats controversés des études précédentes sont également abordés.Translated Description (Spanish)
El coeficiente de arrastre electroosmótico de las mezclas de agua y metanol a través de las membranas Nafion 117 se midió en función de la composición a varias temperaturas entre 25 y 60 °C utilizando una celda capilar de dos compartimentos con electrodos de Ag/AgCl. La resistencia al agua electroosmótica en soluciones acuosas de HCl es mayor que la informada en las mediciones donde la membrana está en contacto con agua pura; por lo tanto, todos los resultados informados se realizaron a la misma concentración de ácido. Se encontró que el coeficiente de arrastre para el metanol puro es aproximadamente un 40% más alto que para el agua a todas las temperaturas estudiadas como consecuencia de la nanoestructura expandida de Nafion en metanol. Los coeficientes de arrastre de las mezclas agua-metanol presentan una alta no linealidad, lo que puede explicarse considerando la sorción de Nafion en el disolvente binario. El flujo electroosmótico en metanol puro es similar al de las soluciones acuosas de metanol 5 M, lo que abre la oportunidad de usar metanol puro en DMFC. El cruce de metanol debido a la permeabilidad se puede minimizar. También se abordan resultados controvertidos con estudios previos.Files
pdf.pdf
Files
(1.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7c4b132f04f6dd6006ea01d66435df80
|
1.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التدفق الكهربائي التناضحي لمخاليط الماء والميثانول من خلال أغشية نافيون إعادة النظر: التركيب والاعتماد على درجة الحرارة
- Translated title (French)
- Débit électro-osmotique des mélanges eau-méthanol à travers les membranes de Nafion revisité : composition et dépendance à la température
- Translated title (Spanish)
- Flujo Electro-Osmótico de Mezclas de Agua-Metanol a través de Membranas de Nafión Revisadas: Composición y Dependencia de la Temperatura
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4220672975
- DOI
- 10.3389/fenrg.2022.855333
References
- https://openalex.org/W1001374875
- https://openalex.org/W1571977049
- https://openalex.org/W189791190
- https://openalex.org/W1963904159
- https://openalex.org/W1965187550
- https://openalex.org/W1965399021
- https://openalex.org/W1968652281
- https://openalex.org/W1971091159
- https://openalex.org/W1972585338
- https://openalex.org/W1972695051
- https://openalex.org/W1972956066
- https://openalex.org/W1976411776
- https://openalex.org/W1977829655
- https://openalex.org/W1977941249
- https://openalex.org/W1984717573
- https://openalex.org/W1986970003
- https://openalex.org/W1987603202
- https://openalex.org/W1989568101
- https://openalex.org/W1992499962
- https://openalex.org/W1995930758
- https://openalex.org/W1997091395
- https://openalex.org/W1999982098
- https://openalex.org/W2006318483
- https://openalex.org/W2008623988
- https://openalex.org/W2013668355
- https://openalex.org/W2014359833
- https://openalex.org/W2015002206
- https://openalex.org/W2019740802
- https://openalex.org/W2021204600
- https://openalex.org/W2023957213
- https://openalex.org/W2024455178
- https://openalex.org/W2028621333
- https://openalex.org/W2028964973
- https://openalex.org/W2029917123
- https://openalex.org/W2032789474
- https://openalex.org/W2032894222
- https://openalex.org/W2039853610
- https://openalex.org/W2046861411
- https://openalex.org/W2048186252
- https://openalex.org/W2056201185
- https://openalex.org/W2057911727
- https://openalex.org/W2058506811
- https://openalex.org/W2065721680
- https://openalex.org/W2067131080
- https://openalex.org/W2068342929
- https://openalex.org/W2070474404
- https://openalex.org/W2078110789
- https://openalex.org/W2079327091
- https://openalex.org/W2082589221
- https://openalex.org/W2086768611
- https://openalex.org/W2094255943
- https://openalex.org/W2100921901
- https://openalex.org/W2105357536
- https://openalex.org/W2112584163
- https://openalex.org/W2116451258
- https://openalex.org/W2121101109
- https://openalex.org/W2121258560
- https://openalex.org/W2125648758
- https://openalex.org/W2126869627
- https://openalex.org/W2149607854
- https://openalex.org/W2152060297
- https://openalex.org/W2161773131
- https://openalex.org/W2161805020
- https://openalex.org/W2166566930
- https://openalex.org/W2169683610
- https://openalex.org/W2170644345
- https://openalex.org/W2171743874
- https://openalex.org/W2322654091
- https://openalex.org/W2417694225
- https://openalex.org/W2425819812
- https://openalex.org/W2480021199
- https://openalex.org/W2589686211
- https://openalex.org/W2589919085
- https://openalex.org/W2733335731
- https://openalex.org/W2737227833
- https://openalex.org/W2979512576
- https://openalex.org/W3015120355
- https://openalex.org/W3049452968
- https://openalex.org/W3083491721