电解质隔膜的主要功能在分隔氧化剂与还原剂,并传导离子,故电解质隔膜越薄越好,但亦需顾及强度,就现阶段的技术而言,其一般厚度约在数十毫米至数百毫米;至于材质,目前主要朝两个发展方向,其一是先以石棉(Asbestos)膜、碳化硅SiC膜、铝酸锂(LiAlO3)膜等绝缘材料制成多孔隔膜,再浸入熔融锂-钾碳酸盐、氢氧化钾与磷酸等中,使其附着在隔膜孔内,另一则是采用全氟磺酸树脂(例如PEMFC)及YSZ(例如SOFC)。集电器又称作双极板,具有收集电流、分隔氧化剂与还原剂、疏导反应气体等之功用,集电器的性能主要取决于其材料特性、流场设计及其加工技术。氢氧燃料电池以氢气作燃料为还原剂。江苏德国Fumatech膜制氢
氢-氧燃料电池反应原理这个反应是电解水的逆过程。电极应为:负极:H2+2OH-→2H2O+2e-。正极:1/2O2+H2O+2e-→2OH-。电池反应:H2+1/2O2==H2O。另外,只有燃料电池本体还不能工作,必须有一套相应的辅助系统,包括反应剂供给系统、排热系统、排水系统、电性能控制系统及安全装置等。燃料电池通常由形成离子导电体的电解质板和其两侧配置的燃料极(阳极)和空气极(阴极)、及两侧气体流路构成,气体流路的作用是使燃料气体和空气(氧化剂气体)能在流路中通过。在实用的燃料电池中因工作的电解质不同,经过电解质与反应相关的离子种类也不同。江苏德国Fumatech膜制氢离子交换膜在膜技术领域中占有重要的地位,它对仿生膜研究也将起重要作用。
质子交换膜制作双极板的材料为降低成本,改进加工性能,开发出了模铸石墨双极板。模铸石墨双极板制备简单,但模铸双极板的导电性不如纯石墨板,黏结材料的降解还可能影响双极板的寿命,并且在加工细流道和脱模过程中也存在困难。金属双极板的优点是适于规模生产,而且成本较低。但金属双极板需要解决的关键问题是提高它的耐腐蚀能力。为改善其在电池工作条件下的抗腐蚀性能,可以采用经表面改性的金属材料(如钛、不锈钢和Ni基合金等)制备(防止金属双极板发生腐蚀的方法包括改变合金的组成与制备工艺、表面改性等。金属材料的表面改性是非常有效的手段,改性的方法包括电镀或化学镀贵金属或导电化合物、采用焙烧等方法制备导电复合氧化物层等。
离子交换膜按功能及结构的不同,又可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性的交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜五种类型。阳离子交换膜是对阳离子具有选择透过性。阳离子膜通常是磺酸型的。阴离子交换膜对阴离子具有选择透过性。一般以-NH3+、-NR2H+或者-PR3+等阳离子作为活性的交换基团。离子子交换膜可以看作是一种高分子电解质,他的高分子母体是不溶解的,而连接在母体上的带电基团带有电荷和可解离离子相互吸引着,他们具有亲水性。例如,由于阳膜带负电荷,虽然原来的解离阳离子受水分子作用解离到水中,但在膜外我们通电通过电场作用,带有正电荷的阳离子就可以通过阳膜,而阴离子因为同性排斥而不能通过,所以具有选择透过性。离子交换膜是具有离子交换性能的、由高分子材料制成的薄膜。
电解水通常是指含盐(如硫酸钠,食盐不可以,会生成氯气)的水经过电解之后所生成的产物。电解过后的水本身是中性,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。其中一种是碱性离子水,另一种是酸性离子水。以氯化钠为水中所含电解质的电解水,在电解后会含有氢氧化钠、次氯酸与次氯酸钠(如果是纯水经过电解,则只会产生氢氧根离子、氢气、氧气与氢离子)。制备电解水的机构称之为电解槽,其内部主要构成部品是电极板与离子膜,两者都是目前许多科技产品应用的技术。一般常见的电解水制造设备,简称电解水机或电解离子水生成器(IonicWaterGenerator)。依据公共自来水质溶存主要成分而言,“硫酸盐”、“碳酸氢盐”或少量“氯盐”经实际功率、流量及其它电解条件的配合,可以制备出单独溶存较高“钙离子”或“钠离子”浓度且适合饮用的“碱性离子水”,此即是诉求饮水的“机能性”的饮水设备。液氢燃料电池的比能量是镍镉电池的800倍,直接甲醇燃料电池的比能量比锂离子电池高10倍以上。江苏离子Fumatech膜系统工程
燃料电池是利用水的电解的逆反应的"发电机"。江苏德国Fumatech膜制氢
两性离子交换膜是一种既带有碱性基团又带有酸性基团的特殊的荷电膜,由于其表面净电荷的可根据外部溶液变化而变化,既可以作为阳离子交换膜又可以作为阴离子交换膜,因此具有可调性。其在医疗设备、药物释放系统、离子型药物和蛋白质分离方面有着普遍的应用前景,所以两性膜将成为新一代的荷电膜而得到普遍研究和运用。离子交换膜是全钒氧化还原液流电池的关键材料之一,它的性能直接影响电池的充放电性能。普遍使用的离子交换膜是一种阳离子交换膜,其化学性能和机械性能都非常优异,江苏德国Fumatech膜制氢
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