离子交换膜的性能:选择透过性反映膜对不同离子的选择透过能力,用离子迁移数(t)和膜的透过度(p)来表示。膜内离子迁移数即某一种离子在膜内的迁移量与全部离子在膜内的迁移量的比值。或者也可用离子迁移所带电量之比来表示。对于理想的离子交换膜,反离子的迁移数为1,同名离子的迁移数为0.实际上由于各种因素的影响,反离子在膜内的实际迁移可能达到1。有两种方法可以得到膜的离子迁移数,一是膜电位法,将膜在两种不同浓度的同类电解质中测定其膜电位,再由膜电位计算迁移数。另一种方法是,在外加直流电场下,在电渗析槽中直接测定膜的迁移数。一般要求,实用的离子交换膜透过度大于85%,反离子迁移数大于0.9,并希望在高浓度电解质中仍有良好的选择透过性。质子交换膜作用是分隔燃料和氧化剂、传导质子和绝缘电子。PEM水电解Fumatech膜氢分离
质子交换膜的催化层可以分为常规憎水催化层、薄层亲水催化层和超薄催化层。早期的催化层是常规的憎水催化层,厚度超过50um,主要是将铂黑或碳载铂催化剂和PTFE微粒混合后,经丝网印刷、涂布和喷涂等方法涂覆到扩散层上并经热处理制得。催化层中的PTFE提供了气体扩散通道,而催化剂则为电子和水的传递提供了通道。但是这种催化层质子传导能力较差,性能不高。后来,为了改进这种催化层的质子传导能力并增加催化剂、反应气体和质子交换膜三相界面的面积,又研制了薄层亲水催化层和超薄催化层。广东膜加湿器Fumatech膜氢分离从节约能源和?;ど肪车慕嵌壤纯?,燃料电池是较有发展前途的发电技术。
氢氧燃料电池按电池结构和工作方式分为离子膜、培根型和石棉膜三类。①离子膜氢氧燃料电池:用阳离子交换膜作电解质的酸性燃料电池,现代采用全氟磺酸膜。电池放电时,在氧电极处生成水,通过灯芯将水吸出。这种电池在常温下工作、结构紧凑、重量轻,但离子交换膜内阻较大,放电电流密度小。②培根型燃料电池:属碱性电池。氢、氧电极都是双层多孔镍电极(内外层孔径不同),加铂作催化剂。电解质为80%~85%的苛性钾溶液,室温下是固体,在电池工作温度(204~260°C)下为液体。这种电池能量利用率较高,但自耗电大,起动和停机需较长的时间(起动需24小时,停机17小时)。③石棉膜燃料电池:也属碱性电池。氢电极由多孔镍片加铂、钯催化剂制成,氧电极是多孔银极片,两电极夹有含35%苛性钾溶液的石棉膜,再以有槽镍片紧压在两极板上作为集流器,构成气室,封装成单体电池。放电时在氢电极一边生成水,可以用循环氢的办法排出,亦可用静态排水法。这种电池的起动时间只15分钟,并可瞬时?;?。
质子交换膜燃料电池曾采用酚醛树脂磺酸型膜、聚苯乙烯磺酸型膜、聚三氟苯乙烯磺酸型膜和全氟磺酸型膜。研究表明,全氟磺酸型膜较适合作为质子交换膜燃料电池的固体电解质。虽然全氟磺酸膜具有良好的性能,但由于膜的结构、工艺和生产批量等问题的存在,到目前为止,质子交换膜的成本还非常高,因此需要寻找高性能低成本的替代膜。一个选择是使用全氟磺酸材料与聚四氟乙烯(PTFE)的复合膜,其中PTFE是起强化作用的微孔介质,而全氟磺酸材料则在微孔中形成质子传递通道。燃料电池以天然气等富氢气体为燃料时,二氧化碳的排放量比热机过程减少40%,这对缓解温室效应很重要。
离子交换膜分均相膜和非均相膜两类,它们可以采用高分子的加工成型方法制造。①均相膜:先用高分子材料如丁苯橡胶、纤维素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等制成膜,然后引入单体如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等,在膜内聚合成高分子,再通过化学反应,引入所需的功能基团。均相膜也可以通过单体如甲醛、苯酚、苯酚磺酸等直接聚合得到。②非均相膜:用粒度为200~400目的离子交换树脂和寻常成膜性高分子材料,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、氟橡胶等充分混合后加工成膜。无论是均相膜还是非均相膜,在空气中都会失水干燥而变脆或破裂,故必须保存在水中。从理论上来讲,只要连续供给燃料,燃料电池便能连续发电。上海富马泰科Fumatech膜专业制氢
电解质起传递离子和分离燃料气、氧化气的作用。为阻挡两种气体混合导致电池内短路,电解质通常为致密结构。PEM水电解Fumatech膜氢分离
离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因为一般在应用时主要是利用它的离子选择透过性,所以也称为离子选择透过性膜。fumatech离子交换膜应用的膜主要由聚合物组成,一小部分由陶瓷组成。它们都很薄,为了使其稳定,fumatech膜由相同或异物的支撑结构组成。fumatech离子交换膜主要用于物质分离,在许多情况下,常规分离工艺已被膜工业应用所取代。fumatech膜工艺通常很便宜,并且具有节能的特点。PEM水电解Fumatech膜氢分离
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