پیشرفت‌ها در دانش و مهندسی الکتروشیمیایی، جلد ۱ ۲۰۰۸
Advances in Electrochemical Science and Engineering, Volume 1 2008

۱. Advances in Electrochemical Science and Engineering, Volume ۱

Contributors xi

Preface xiii

۱. Electrochemical Impedance Spectroscopy ۱

* Bernard Tribollet, Véronique Vivier, and Nicolas Pébère

۱.۱ Introduction ۱

۱.۲ Basics of Electrochemical Impedance Spectroscopy ۲

۱.۲.۱ Definition of Impedance ۲

۱.۲.۲ Equivalent Electrical Circuit ۴

۱.۲.۳ Representation of Impedance Data ۵

۱.۲.۴ Kramers–Kronig Relations ۶

۱.۳ Experimental Set-up ۷

۱.۳.۱ Electrochemical Cell ۷

۱.۳.۲ Potentiostat/Galvanostat ۸

۱.۳.۳ Frequency Response Analyzer ۹

۱.۴ Measurement Artefacts ۹

۱.۴.۱ Non-Linearity ۹

۱.۴.۲ Non-Stationarity ۱۱

۱.۴.۳ Time Constants Distribution ۱۲

۱.۴.۴ Cell Geometry ۱۳

۱.۴.۵ Connection Cables ۱۳

۱.۵ Examples of Application ۱۴

۱.۵.۱ Corrosion ۱۴

۱.۵.۲ Batteries ۱۶

۱.۵.۳ Organic Coatings ۱۸

۱.۵.۴ Bioelectrochemistry ۲۰

۱.۶ Conclusion ۲۲

References ۲۲

۲. Theory and Application of Redox Flow Batteries ۲۹

* Fan Zhang, Chao Liu, Xiaoliang Li, and Liyu Li

۲.۱ Introduction ۲۹

۲.۲ Thermodynamic Properties ۳۱

۲.۲.۱ Cell Potential ۳۱

۲.۲.۲ Overpotential ۳۲

۲.۲.۳ State of Charge ۳۴

۲.۲.۴ Energy Efficiency ۳۵

۲.۳ Redox Electrolytes ۳۶

۲.۳.۱ All-Vanadium Redox Flow Battery ۳۷

۲.۳.۲ Iron-Based Redox Flow Battery ۳۹

۲.۳.۳ Organic Redox Flow Battery ۴۰

۲.۳.۴ Solid Redox Flow Battery ۴۲

۲.۴ Key Components ۴۳

۲.۴.۱ Electrode Materials ۴۳

۲.۴.۲ Membrane Separators ۴۵

۲.۴.۳ Electrolyte Additives ۴۷

۲.۵ Application and Future Perspective ۴۸

۲.۶ Conclusion ۵۰

References ۵۰

۳. Electrochemical Biosensors Based on Nanomaterials for Biomarker Detection ۵۷

* Yogeswaran Umasankar, Jin-Woo Lee, and Hak-Sung Kim

۳.۱ Introduction ۵۷

۳.۲ Nanomaterials for Electrochemical Biosensors ۵۸

۳.۲.۱ Metal Nanoparticles ۵۸

۳.۲.۲ Carbon Nanomaterials ۶۰

۳.۲.۳ Quantum Dots ۶۲

۳.۲.۴ Metal Oxides ۶۳

۳.۳ Electrochemical Biosensors for Biomarker Detection ۶۴

۳.۳.۱ Glucose Biosensors ۶۴

۳.۳.۲ Cholesterol Biosensors ۶۶

۳.۳.۳ Uric Acid Biosensors ۶۷

۳.۳.۴ Cancer Biomarker Biosensors ۶۸

۳.۴ Conclusions and Future Perspectives ۷۰

Acknowledgments ۷۱

References ۷۱

۴. Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide to Fuels and Chemicals ۷۹

* Apurba K. Das and Dennis G. Peters

۴.۱ Introduction ۷۹

۴.۱.۱ General Considerations ۷۹

۴.۱.۲ Thermodynamics of Electrochemical CO۲ Reduction ۸۰

۴.۱.۳ Electrochemical Methods for CO۲ Reduction ۸۱

۴.۲ Electrolytes ۸۲

۴.۲.۱ Aqueous Electrolytes ۸۲

۴.۲.۲ Nonaqueous Electrolytes ۸۴

۴.۲.۳ Ionic Liquids ۸۵

۴.۳ Electrode Materials ۸۶

۴.۳.۱ Metal Electrodes ۸۶

۴.۳.۲ Modified Metal Electrodes ۹۱

۴.۳.۳ Molecular Electrocatalysts ۹۲

۴.۴ Products of Electrochemical CO۲ Reduction ۹۴

۴.۴.۱ Formate ۹۴

۴.۴.۲ Carbon Monoxide ۹۵

۴.۴.۳ Methane ۹۵

۴.۴.۴ Methanol ۹۶

۴.۴.۵ Ethylene and Ethanol ۹۷

۴.۵ Photoelectrochemical Reduction of CO۲ ۹۸

۴.۶ Concluding Remarks ۹۹

References ۱۰۰

۵. Advanced Anion Exchange Membranes for Electrochemical Energy Systems ۱۰۹

* Tong Wu, William E. Mustain, and Vijay Ramani

۵.۱ Introduction ۱۰۹

۵.۲ Anion Exchange Membrane Chemistries ۱۱۰

۵.۲.۱ Quaternary Ammonium Cations ۱۱۱

۵.۲.۲ Quaternary Phosphonium Cations ۱۱۲

۵.۲.۳ Guanidinium Cations ۱۱۳

۵.۲.۴ Imidazolium Cations ۱۱۴

۵.۲.۵ Other Cations ۱۱۵

۵.۳ Anion Exchange Membrane Properties ۱۱۶

۵.۳.۱ Ionic Conductivity ۱۱۶

۵.۳.۲ Water Uptake and Swelling ۱۱۷

۵.۳.۳ Chemical Stability ۱۱۸

۵.۳.۴ Mechanical Properties ۱۲۰

۵.۴ Anion Exchange Membrane Applications ۱۲۱

۵.۴.۱ Alkaline Fuel Cells ۱۲۱

۵.۴.۲ Electrolyzers ۱۲۳

۵.۴.۳ Redox Flow Batteries ۱۲۴

۵.۴.۴ Electrodialysis ۱۲۵

۵.۵ Summary and Outlook ۱۲۶

Acknowledgments ۱۲۷

References ۱۲۷

Index ۱۳۵