Capacitive Mixing for Extracting Concentration Gradient Energy
Tid: To 2022-11-03 kl 10.00
Plats: F3, Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/meeting/register/u5Apdu6gqj4qH9JEeQ2pGyUr3U_E1A8jLWY9
Språk: Engelska
Ämnesområde: Kemiteknik
Respondent: Zhi Zou , Kemiteknik
Opponent: Professor Chia-Hung Hou, National Taiwan University
Handledare: Docent Longcheng Liu, Kemiteknik
Online defense
Abstract
Kapacitiv blandning (CapMix) är en förnybar metod för att utvinna energi från salthaltsgradientenergin (SGE) mellan havsvatten och sötvatten. De klassiska CapMix-systemen som använder solida elektroder genererar elektricitet genom att periodiskt strömma havsvatten och sötvatten in i CapMix-systemet. Den största begränsningen för klassisk CapMix är den intermittenta energiproduktionen. Därför är utvecklingen av ett nytt CapMix-system för att lösa denna begränsning mycket önskvärt. Detta examensarbete syftar till att utveckla ett innovativt CapMix-system för kontinuerlig energiproduktion. Allt arbete bygger på fyra papper och kan delas upp i följande delar.
I kapitel 1 presenteras en kort introduktion till SGE och CapMix.
I kapitel 2, en jämförande studie av de fyra klassiska CapMix-systemen, nämligen kapacitiv energiextraktion baserad på dubbelskiktsexpansion (CDLE), kapacitiv energiextraktion baserad på Donnan-potentialen (CDP) och CDP med ytterligare laddning av konstant spänning (CDP) -CV) och konstant ström (CDP-CC). Inverkan av experimentella parametrar, t.ex. pålagd spänning, pålagd ström, ackumulerad laddning samt extern belastning på systemets prestanda undersöktes och presenterades systematiskt. Den omfattande jämförelsen mellan dessa fyra klassiska CapMix-system ges också i detta kapitel.
I kapitel 3 och kapitel 4 utvecklades två nya CapMix-system baserade på flödeselektrodkonfiguration (F-CapMix) för att realisera kontinuerlig energiproduktion. Den första är ett F-CapMix-system med två celler, i vilket flödeselektrodsuspensionen cirkulerade mellan de två cellerna. Den andra är en encell med tvärkammare F-CapMix-system, i vilket det finns två kammare mellan ett par plattor parallellt, flödeselektrodsuspensionen cirkulerades inom cellens två grafitplattor. Genomförbarheten av dessa två F-CapMix-system undersöktes. Effekten av de experimentella parametrarna, t.ex. aktivt kol, mängd kimrök, externt motstånd, matarvattenflöde och flödeselektrodflödeshastighet på systemets prestanda undersöktes och presenterades systematiskt.
I kapitel 5, en grundlig studie av de teoretiska modellerna som relaterade till de termodynamiska egenskaperna hos det elektriska dubbelskiktet vid jämvikt, t.ex. Gouy-Chapman-Stern (GCS), Modified Poisson-Boltzmann-Stern (MPBS), modifierad Donnan (mD) och förbättrade modifierade Donnan (i-mD) modeller gavs. Rationaliteten och den fysiska tolkningen av parametrarna som används i dessa modeller undersöktes och presenterades i detalj.