Электроосмотический насос
Электроосмотический насос ( EOP ) или насос EO используется для создания потока или давления с помощью электрического поля. [1] [2] Одним из применений этого является удаление жидкой заливающей воды из каналов и газодиффузионных слоев и прямая гидратация протонообменной мембраны в мембранно-электродном узле (МЭА) топливных элементов с протонообменной мембраной . [3]
Принцип
[ редактировать ]Электроосмотические насосы изготовлены из кремнезема . наносфер [4] [5] или гидрофильное пористое стекло , механизм накачки генерируется внешним электрическим полем, приложенным к двойному электрическому слою (EDS), генерирует высокие давления (например, более 340 атм (34 МПа ) при 12 кВ приложенном потенциале ) и высокие скорости потока ( например, 40 мл /мин при 100 В в насосной конструкции менее 1 см. 3 в объеме). Насосы ЭО компактны, не имеют движущихся частей и хорошо масштабируются благодаря конструкции топливных элементов. Насос ЭО может снизить паразитную нагрузку на управление водой в топливных элементах с 20% до 0,5% мощности топливного элемента. [6]
Типы
[ редактировать ]Каскадные электроосмотические насосы
[ редактировать ]Высокие давления или высокие скорости потока достигаются путем расположения нескольких обычных электроосмотических насосов последовательно или параллельно соответственно. [7]
Пористый электроосмотический насос
[ редактировать ]Насосы на основе пористых сред могут быть созданы с использованием спеченного стекла. [8] [9] или микропористые полимерные мембраны [10] с соответствующим химическим составом поверхности .
Плоский мелкий электроосмотический насос
[ редактировать ]Плоские мелкие электроосмотические насосы состоят из параллельных мелких микроканалов . [11]
Электроосмотические микронасосы
[ редактировать ]Электроосмотические эффекты также могут быть вызваны без внешних полей, чтобы обеспечить движение микронного масштаба. Было показано, что биметаллические пластыри из золота и серебра вызывают локальную откачку жидкости по этому механизму, когда в раствор добавляется перекись водорода. [12] Сходное движение может быть вызвано частицами фосфата серебра, которые, помимо других свойств, могут быть адаптированы для создания обратимого фейерверкного поведения. [13] Микродвигатели из диоксида титана (TiO2) продемонстрировали роевое поведение в отсутствие или в присутствии дополнительного топлива из-за самогенерируемого диффузиоосмоса электролита. [14]
См. также
[ редактировать ]- Капиллярный электрофорез
- Электроосмотический поток
- Глоссарий терминов топливных элементов
- Микрофлюидика
- Микронасос
- золь-гель
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кирби, Би Джей (2010). Микро- и наномеханика жидкости: транспорт в микрофлюидных устройствах . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-11903-0 . Архивировано из оригинала 28 апреля 2019 г. Проверено 8 января 2011 г.
- ^ Брюус, Х. (2007). Теоретическая микрофлюидика .
- ^ «микрофлюидный насос ЭО» . Архивировано из оригинала 9 февраля 2008 г. Проверено 18 января 2008 г.
- ^ Кремнеземные наносферы
- ↑ Гальваностатические измерения. Архивировано 28 июня 2008 г. в Wayback Machine.
- ^ «Паразитная нагрузка в топливных элементах» . Архивировано из оригинала 28 декабря 2007 г. Проверено 23 января 2008 г.
- ^ «Насос Каскад ЭО» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 29 июня 2007 г. Проверено 23 января 2008 г.
- ^ Электроосмотические насосы из пористого стекла.
- ^ Электроосмотический насос из спеченного оксида алюминия
- ^ Бенгтссон, К.; Робинсон, Северная Дакота (2017). «Гибкий электроосмотический насос большой площади, полностью пластиковый, гибкий» . Микрофлюидика и нанофлюидика . 21 (12): 178. doi : 10.1007/s10404-017-2017-1 . S2CID 254195527 .
- ^ «Планарный мелкий электроосмотический насос» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 22 июня 2007 г. Проверено 23 января 2008 г.
- ^ Клайн, Тимоти Р.; Пакстон, Уолтер Ф.; Ван, Ян; Велегол, Даррелл; Маллук, Томас Э.; Сен, Аюсман (декабрь 2005 г.). «Каталитические микронасосы: микроскопический конвективный поток жидкости и формирование структуры». Журнал Американского химического общества . 127 (49): 17150–17151. дои : 10.1021/ja056069u . ISSN 0002-7863 . ПМИД 16332039 .
- ^ Альтемосе, Алисия; Санчес-Фарран, Мария Антоньета; Дуань, Вэньтао; Шульц, Стив; Борхан, Али; Креспи, Винсент Х.; Сен, Аюсман (30 мая 2017 г.). «Химически управляемые пространственно-временные колебания коллоидных агрегатов» . Angewandte Chemie, международное издание . 56 (27): 7817–7821. дои : 10.1002/anie.201703239 . ISSN 1433-7851 . ПМИД 28493638 .
- ^ Чжан, Цзяньхуа; Ласкар, Абхраджит; Сун, Цзяци; Шкляев Олег Евгеньевич; Моу, Фанчжи; Гуань, Цзяньго; Балаж, Анна К.; Сен, Аюсман (10 января 2023 г.). «Световые, безтопливные колебания, миграция и обратимое манипулирование несколькими типами грузов с помощью роев микромоторов» . АСУ Нано . 17 (1): 251–262. дои : 10.1021/acsnano.2c07266 . ISSN 1936-0851 .