Selectarea membranei de schimb de ioni pentru electroliza în apă

1、Înțelegerea membranei de schimb de ioni O membrană de schimb de ioni (IEM) este o barieră subțire care permite trecerea selectivă a ionilor de la un electrod al unui dispozitiv electrochimic la altul, inclusiv, dar fără a se limita la celulele electrolizei de apă și celulele de combustibil. Membrana de schimb de ioni constă dintr-o matrice polimer tridimensională funcționalizată cu grupuri încărcate (sau schimb de ioni). Aceste grupuri de încărcare fixă resping complet sau parțial ioni (ISOII) încărcați în mod similar din membrană și permit ionilor cu diferite sarcini (contraions) să treacă prin membrană. În celulele hidroelectrolitice și celulele de combustibil, transportul eficient al ionilor este important pentru obținerea unor performanțe ridicate, reducerea excesivă a potențialului și asigurarea eficacității generale a proceselor electrochimice relevante.

2、Considerații cheie atunci când alegeți un IEM adecvat

Conform tipului de grup de încărcare fixă din coloana vertebrală a polimerului, IEM poate fi împărțit în două tipuri: membrana de schimb cationic (CEM) și anion (AEM). Membranele de schimb de cationi conțin ioni încărcați negativ fixi care permit cationilor să se deplaseze pe membrană. În schimb, AEM poartă grupuri încărcate pozitiv care permit în mod selectiv transportul anionilor. Pe lângă aceste două clasificări de bază, IEM poate fi și un Membrană de schimb de protoni (PEM), o membrană bipolară, o membrană amfotropă și o membrană a matricei mixte. În celulele electrolitice cu apă și celulele de combustibil, PEM și AEM sunt cele mai utile. PEM este un CEM special care poate transporta protoni (ioni H +).

1. Când alegeți o membrană de schimb de ioni, prima considerație este tipul de celule de combustibil și rezervor electrolitic cu apă. Funcționarea celulelor de combustibil și a celulelor electrolitice de apă implică transportul ionilor; Tipul de ion care trebuie transmis determină tipul corespunzător de membrană de schimb de ioni. Celula electrolitică cu apă electrolitică electrolitică polimerică (PEMWE) și celula de combustibil (PEMFC) care funcționează în condiții acide sunt necesare pentru a transporta ioni H +. Astfel, atât PEMFC cât și PEMwe folosesc PEM. În schimb, celulele de combustibil cu membrană de schimb de anioni (AEMFC) și celulele electrolitice de apă cu membrană de schimb de anion (AEMWE) funcționează în medii alcaline. Atât AEMFC, cât și AEMwe au folosit AEM.

Odată identificat tipul de IEM adecvat pentru celulele de combustibil și celulele electrolitice de apă, este timpul să mergem mai adânc în caracteristicile specifice care produc eficiență și performanță țintă.

2、Performanța IEM și echilibrul dintre ei

În general, proprietățile IEM sunt determinate de caracteristicile coloanei vertebrale polimerice și de sarcina fixă care constituie structura acesteia. În special, densitatea, umectabilitatea (hidrofobă sau hidrofilă) și morfologia matricei polimerice, precum și tipul și concentrația grupurilor funcționale încărcate, pot afecta performanța IEM. Proprietățile mecanice, chimice și termice ale IEM sunt influențate în principal de coloana vertebrală a polimerului, în timp ce proprietățile electrochimice, conductivitatea și suprasolicitarea sunt determinate de concentrația sarcinii fixe. Faceți clic aici pentru a afla mai multe despre caracteristicile IEM cheie.

IEM de înaltă performanță va avea o conductivitate ionică ridicată, o capacitate de schimb ridicat de ioni, suprasolicitare aproape uniformă și stabilitate dimensională, chimică, mecanică și termică excelentă. Cu toate acestea, nu este ușor să îndeplinești toate aceste cerințe. Nu putem face totul și, în cele mai multe cazuri, trebuie să găsim echilibrul perfect între aceste caracteristici.

3. Condiții de muncă

Când găsiți un IEM adecvat pentru aplicația dvs., ar trebui să luați în considerare și condițiile de muncă, inclusiv nivelurile de temperatură, presiune și umiditate. Condițiile de muncă pot afecta nu numai performanța IEM, ci și stabilitatea acesteia. Unele IEM au cele mai bune performanțe la temperaturi ridicate, în timp ce altele sunt concepute pentru aplicații la temperaturi scăzute. Asigurați -vă că IEM selectat acceptă mediul de utilizare a dispozitivului.

4, costul materialelor cu membrană

Să presupunem că am găsit o membrană perfect optimizată, atât cu performanță bună, cât și cu stabilitate. Un alt factor care trebuie luat în considerare este costul. De obicei, cerințele ridicate pentru performanță și stabilitate necesită costuri materiale ridicate. Prin urmare, echilibrarea cerințelor de performanță și constrângerile bugetare este esențială, deoarece costul IEM afectează costul general al celulelor de combustibil și al sistemelor de apă.

Alegerea membranei de schimb de ioni potriviți este punctul cheie în proiectarea celulelor de hidroliză eficiente și durabile și a sistemelor de celule de combustibil. Luând în considerare cu atenție factorii de mai sus și efectuând teste adecvate, puteți lua decizii în cunoștință de cauză pe baza cerințelor specifice de aplicare. Vă rugăm să ne contactați, inginerii noștri de aplicații și celule de hidroliză internă și celule de combustibil vă vor ajuta să selectați cel mai bun produs pentru aplicația dvs. Să lucrăm împreună pentru a deschide calea dezvoltării de soluții energetice curate și durabile.