Выбор ионной обменной мембраны для электролиза воды

1、Понимание ионной обменной мембраны Ионообменная мембрана (IEM) представляет собой тонкий барьер, который позволяет селективно передавать ионы из одного электрода электрохимического устройства другому, включая, помимо прочего, ячейки электролиза воды и топливные элементы. Мембрана ионообмена состоит из трехмерной полимерной матрицы, функционализированной групп заряженных (или ионо-обмена). Эти группы с фиксированным зарядом полностью или частично отталкивают аналогичные заряженные ионы (ISOIONS) из мембраны и позволяют ионам с различными зарядами (противоионами) проходить через мембрану. В гидроэлектролитических клетках и топливных элементах эффективный транспорт ионов важен для достижения высокой производительности, снижения чрезмерного народа и обеспечения общей эффективности соответствующих электрохимических процессов.

2、Ключевые соображения при выборе подходящего IEM

В соответствии с типом группы фиксированного заряда в основной цепи полимера, IEM может быть разделен на два типа: обменная мембрана катионного (CEM) и анион (AEM). Катионные обменные мембраны содержат фиксированные отрицательно заряженные ионы, которые позволяют катионам перемещаться по мембране. И наоборот, AEM несет положительно заряженные группы, которые избирательно позволяют транспортировать анионы. В дополнение к этим двум основным классификациям, IEM также может быть Мембрана протона обмена (PEM), биполярная мембрана, амфотропная мембрана и мембрана смешанной матрицы. В водных электролитических клетках и топливных элементах PEM и AEM являются наиболее полезными. PEM - это специальный CEM, который может транспортировать протоны (H + ионы).

1. При выборе ионообменной мембраны первым соображением является тип топливного элемента и электролитического бака воды. Работа топливных элементов и электролитических клеток воды включает в себя перенос ионов; Тип передачи иона определяет подходящий тип ионной обменной мембраны, который будет использоваться. Полимерные электролитные мембранные водные электролитические ячейки (PEMWE) и топливные элементы (PEMFC), работающие в кислотных условиях, требуются для транспортировки ионов H +. Таким образом, и PEMFC, и Pemwe используют PEM. Напротив, анионные обменные мембранные топливные элементы (AEMFC) и анионная мембрана вода электролитические ячейки (AEMWE) работают в щелочных средах. И AEMFC, и AEMWE использовали AEM.

Как только тип IEM, подходящего для топливного элемента и электролитического ячейки, идентифицируется, пришло время углубиться в конкретные характеристики, которые дают целевую эффективность и производительность.

2、Производительность IEM и баланс между ними

В целом, свойства IEM определяются характеристиками полимерной основы и фиксированного заряда, который составляет ее структуру. В частности, плотность, смачиваемость (гидрофобная или гидрофильная) и морфология полимерной матрицы, а также тип и концентрация заряженных функциональных групп могут влиять на производительность IEM. Механические, химические и тепловые свойства IEM в основном подвержены влиянию полимерной основной цепи, в то время как электрохимические свойства, проводимость и чрезмерная выборкость определяются концентрацией фиксированного заряда. Нажмите здесь, чтобы узнать больше о ключевых функциях IEM.

Высокопроизводительный IEM должен обладать высокой ионной проводимостью, высокой ионной обменной способностью, почти универсальной чрезмерной выборочной, а также превосходной размерной, химической, механической и тепловой стабильностью. Тем не менее, нелегко соответствовать всем этим требованиям. Мы не можем сделать все, и в большинстве случаев мы должны найти идеальный баланс между этими функциями.

3. Условия работы

Найдя подходящий IEM для вашего применения, вам также следует рассмотреть условия труда, включая температуру, давление и уровни влажности. Условия работы могут повлиять не только на производительность IEM, но и на ее стабильность. Некоторые IEM имеют наилучшую производительность при высоких температурах, в то время как другие предназначены для низкотемпературных применений. Убедитесь, что выбранная IEM поддерживает среду использования устройства.

4, стоимость мембранных материалов

Предположим, что мы нашли совершенно оптимизированную мембрану с хорошей производительностью и стабильностью. Другим фактором, который следует учитывать, является стоимость. Обычно высокие требования к производительности и стабильности требуют высоких материалов. Следовательно, сбалансирование требований к производительности и бюджетных ограничения имеет решающее значение, поскольку стоимость IEM влияет на общую стоимость топливных элементов и водоснабжения.

Выбор правой ионной обменной мембраны является ключевым моментом в конструкции эффективных и прочных ячеек гидролиза и систем топливных элементов. Тщательно рассматривая вышеупомянутые факторы и проводя соответствующие тесты, вы можете принимать обоснованные решения на основе конкретных требований применения. Пожалуйста, свяжитесь с нами, нашими инженерами-приложением и внутренними гидролизиными ячейками и экспертами топливных элементов помогут вам выбрать лучший продукт для вашего применения. Давайте работать вместе, чтобы проложить путь для разработки чистых и устойчивых энергетических решений.