双极膜是一种新型离子交换复合膜,它通常由阳离子交换层和阴离子交换层复合而成,用荷有不同电荷密度、厚度和性能的膜材料在不同的复合条件下,可制成不同性能和用途的双极膜,这些用途较基本的原理是双极膜界面层的水分子在反向加压时的离解(又称双极膜水解离),即将水分解成氢离子和氢氧根离子。双极膜电渗析就是基于上述的水解离和普通的电渗析原理的基础上发展起来的,它是以双极膜代替普通电渗析的部分阴、阳膜或者在普通电渗析的阴、阳膜之间加上双极膜构成的。双极膜电渗析的较基本应用是从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH),如图所示,料液进入如图所示的三室电渗析膜堆,在直流电场的作用下,盐阴离子(X-)通过阴离子交换膜进入酸室,并与双极膜离解的氢离子生成酸(HX);而盐阳离子(M+)通过阳离子交换膜进入碱室,在那里与双极膜离解的氢氧根离子形成碱(MOH)。燃料电池的电极是燃料发生氧化反应与氧化剂发生还原反应的电化学反应场所。谁知道宝鸡长信使用Fumatech膜
阴离子交换膜的本质是一种碱性电解质,对阴离子具有选择透过性作用,因此还被称为离子选择透过性膜。一般以-NH3+、-NR2H+或者-PR3+等阳离子作为活性的交换基团,并且在阴极产生OH-作为载流子,经过阴离子交换膜的选择透过性作用移动到阳极。阴离子交换膜具有非常宽泛的应用,它是分离装置、提纯装置以及电化学组件中的重要组成部分,在氯碱工业、水处理工业、重金属回收、湿法冶金以及电化学工业等领域都起到举足轻重的作用。近年来,随着新型化学电源的发展,阴离子交换膜作为电池隔膜在液流储能电池、碱性阴离子交换膜燃料电池、新型超级电容器等方面的应用也得到关注和研究。可否知道上海应用所用哪一款Fumatech膜电解水本身是中性,可以加入其他离子,或者可经过半透膜分离而生成两种性质的水。
质子交换膜燃料电池具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单、操作方便等优点,被公认为电动汽车、固定发电站等的首要选择能源。在燃料电池内部,质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道,使得质子经过膜从阳极到达阴极,与外电路的电子转移构成回路,向外界提供电流,因此质子交换膜的性能对燃料电池的性能起着非常重要的作用,它的好坏直接影响电池的使用寿命。质子交换膜存在下述缺点:(1)制作困难、成本高,全氟物质的合成和磺化都非常困难,而且在成膜过程中的水解、磺化容易使聚合物变性、降解,使得成膜困难,导致成本较高;(2)对温度和含水量要求高,Nafion®;系列膜的较佳工作温度为70~90℃,超过此温度会使其含水量急剧降低,导电性迅速下降,阻碍了通过适当提高工作温度来提高电极反应速度和克服催化剂中毒的难题;(3)某些碳氢化合物,如甲醇等,渗透率较高,不适合用作直接甲醇燃料电池(DMFC)的质子交换膜。
离子交换膜的性能是多方面的,必须根据膜的电化学性能、化学性能和物理力学性能对膜进行综合评价分析。一般商品膜常提供以下性能指标。1、交换容量交换容量是离子交换膜的关键参数,其单位为mmol/g。一般交换容量高的膜,选择透过性好,导电能力也强。但是由于活性基团一般具有亲水性,因此当活性基团含量高时,膜内水分与溶胀度会随之增大,从而影响膜的强度。有时也会因膜体结构过于疏松,而使膜的选择性下降。一般膜的交换容量约为2-3mmol/g。2、含水量指膜内与活性基团结合的内在水,经每克干膜所含水的克数表示(%)。的含水量与其交换容量和交联度有关,如上所说,随着交换容量提高,含水量增加。交联度大的膜由于膜结构,含水量也会相应降低。提高膜的含水量,可使膜的导电能力增加,但由于膜的溶胀会合螈选择性下降,一般膜的含水量约为20%-40%左右。燃料电池工作时,燃料和氧化剂由外部供给进行反应。
电化学反应过程中常伴随着电极表面析氢、析氧和析氯的电极反应,这些析出的气体会以气泡形式吸附于电极表面,从而造成电极活性面积减少、电极表面电位和电流密度的微观分布不均,产生电极极化。电极表面吸附的气泡较多时会在电极表面形成气膜,造成电极钝化失活。电极表面析出的气体也会以气泡形式分散于电解液中,使电解液成为气液混合体系,导致实际的导电率下降。要想保证反应顺利进行,需提高槽电压,这样势必增加过程能耗。同时,电极表面吸附的气泡也会与电极的主反应产生竞争,从而导致电化学反应效率降低。气泡对电化学反应过程能耗及反应效率的影响,使得电化学技术的工业化宽泛应用受到限制。因此,寻求一种能消除电化学反应过程中气泡影响的技术尤为重要。燃料与氧化剂的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置。谁知道派瑞氢能用哪一款Fumatech膜
从理论上来讲,只要连续供给燃料,燃料电池便能连续发电,已被誉为是继水、火、核电之后的第四代发电技术。谁知道宝鸡长信使用Fumatech膜
电化学是研究两类导体形成的带电界面现象及其上所发生的变化的科学。电和化学反应相互作用可通过电池来完成,也可利用高压静电放电来实现(如氧通过无声放电管转变为臭氧),二者统称电化学,后者为电化学的一个分支,称放电化学。由于放电化学有了专门的名称,因而,电化学往往专门指“电池的科学”。电化学如今已形成了合成电化学、量子电化学、半导体电化学、有机导体电化学、光谱电化学、生物电化学等多个分支。电化学在化工、冶金、机械、电子、航空、航天、轻工、仪表、医学、材料、能源、金属腐蚀与防护、环境科学等科技领域获得了宽泛的应用。当前世界上十分关注的研究课题,如能源、材料、环境保护、生命科学等等都与电化学以各种各样的方式关联在一起。谁知道宝鸡长信使用Fumatech膜
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