Cé chomh tábhachtach agus atá an t -ábhar membrane sa leictrilíteas

An t -eolas faoi láthairLeictrilíteoirí prionsabail éagsúla a bheith agat, agus ainmniú anLeictriméara Tá dlúthbhaint ag an gcineál leis an ábhar membrane.

Anscannán Is ábhar tábhachtach é an t -ábhar a chinneann an mheicníocht imoibriúcháin, éifeachtúlacht oibre, cobhsaíocht agus sábháilteacht an leictrilítir, agus tá sé ar cheann de na comhpháirteanna is tábhachtaí sa trealamh leictrilítir freisin. Tá ról tábhachtach ag an ábhar membrane maidir le bealaí ian/prótóin a sholáthar agus gáis a aonrú. Tógann an t -alt seo leictrilíteoirí alcaileach (ALK) agusscannán malartaithe prótóin(PEM)LeictrilíteoiríMar shamplaí chun anailís a dhéanamh ar an meicníocht oibre, ar an bpríomhfheidhmíocht, agus ar an treo feabhsúcháin d'ábhair membrane, agus anailís a dhéanamh ar an tábhacht a bhaineann le hábhair membrane le haghaidh tagartha tionscail.

1 Leictrolyzer Alcaileach (ALK)

- Meicníocht Oibre: Téann ian hiodrocsaile (OH-) trí seicní póiriúla

Is é prionsabal an táirgthe hidrigine i leictrilíteoirí alcaileach go ndéantar móilíní uisce a dhianscaoileadh in ian hidrigine agus in ian hiodrocsaíde ag an gcatóid. Téann ian hiodrocsaile (OH-) tríd an scannán póiriúil chun an anóid a bhaint amach faoi ghníomh na páirce leictreacha idir an catóid agus an anóid, agus caillfidh siad leictreoin chun móilíní uisce agus móilíní ocsaigine a ghiniúint; Fanann ian hidrigine ag an gcatóid chun leictreoin a fháil, gineann siad adaimh hidrigine, agus gintear móilíní hidrigine agus gás hidrigine a thuilleadh;

Figiúr: Léaráid scéimreach de phrionsabal leictrilítí alcaileach

Sna laethanta tosaigh, baineadh úsáid as aispeist mar ábhar scairt, ach chuir atmaisféar aispeiste i leictrilítí alcaileacha agus dochar aispeiste don chorp daonna é a dhíchur de réir a chéile. Faoi láthair, is scairt nua ilchodach é an scairt a úsáidtear go forleathan sa tionscal bunaithe ar fhabraic suilfíd polyphenylene (PPS).

Scairt anleictrilítí alcaileachImríonn sé ról i seoladh ian agus i leithlisiú gáis sa leictrilíteas alcaileach. Tá a thiús, a hidreafiliciúlacht, a phóirseacht agus a mhéid pore gaolmhar go dlúth leis an bhfeidhmíocht leictrealaithe (lena n -áirítear friotaíocht, dlús leictreach, tomhaltas cumhachta aonaid de tháirgeadh hidrigine, etc.), agus bíonn tionchar tábhachtach aige freisin ar íonacht hidrigine.

—— Airíonna Ábhar: Is iad seoltacht ian agus déine aeir a phríomhthréithe, a théann i bhfeidhm ar fhriotaíocht, ar íonacht agus ar shábháilteacht.

1) Baineann seoltacht ianach le hidreafiliciúlacht, a théann i bhfeidhm ar dhlús agus ar fhriotaíocht leictreach.

Ceann de na feidhmeanna atá ag an scairt ná saorghluaiseacht na n -ian a cheadú. I gciorcad an leictrilítir ina dtarlaíonn an t -imoibriú, tá ian hiodrocsaíde sa tuaslagán. Dá bhrí sin, beidh tionchar díreach ag hydrophilicity/hidreafófacht an scairt agus an tuaslagáin ar sheoltacht ian, is é sin, an fhriotaíocht.

Go teoiriciúil, is amhlaidh is fearr an hydrophilicity, is amhlaidh is fearr an seoltacht, is ea is ísle an fhriotaíocht inmheánach, agus is ea is ísle an tomhaltas cumhachta in aghaidh an aonaid aschuir hidrigine; Ag an am céanna, is féidir le hidreafiliciúlacht níos fearr a chinntiú go dtéann ian tríd agus hidrigin agus ocsaigin a leithlisiú. Faoi láthair, tá an chuid is mó den taighde dírithe freisin ar conas hidreafiliciúlacht an scairt a fheabhsú.

2) Déanann an scairt hidrigin agus ocsaigin a leithlisiú, agus bíonn tionchar ag an déine aeir ar an íonacht.

Príomhfheidhm eile den scairt is ea an hidrigin agus an ocsaigin a tháirgtear sa phróiseas leictreamaighnéadach a leithlisiú. Scarann ​​an scairt an seomra catóide ón seomra anóid, agus ritheann sé amach as an leictrilíteas trína gcainéil sreafa faoi seach chun scaradh hidrigine agus ocsaigine a bhaint amach. Mar gheall ar an difríocht brú, beidh tionchar ag na luaineachtaí idir an catóid agus an anóid le linn na hoibríochta, agus beidh tionchar ag déine aeir agus ar chobhsaíocht an scairt ar íonacht an asraon, agus is é an eochair freisin chun oibriú sábháilte an leictrilítir a chinntiú.

—— Feabhas a chur ar fhisiciúil: Is féidir leis an scannán ilchodach feidhmíocht ábhartha an scairt a fheabhsú tríd an bpóirseacht agus an tiús a choigeartú.

Chun feidhmíocht ábhair membrane a fheabhsú, ar thaobh amháin, leanann taighde na n -institiúidí éagsúla ag feabhsú feidhmíocht an ábhair féin; Ar an láimh eile, cuirtear an sciath fheidhmiúil i bhfeidhm ar dhromchla na fabraice PPS chun an fheidhmíocht ábhartha a fheabhsú, ag cruthú scairt ilchodach "ceapaire".

Tá an scairt ilchodach brataithe den chuid is mó le meascán de ocsaíd pholaiméir agus zirconium ar a dhromchla go cothrom. Is é a chomhdhéanamh agus a chóimheas, agus an rogha próisis sciath an eochair chun tionchar a imirt ar fheidhmíocht an scairt.

Ina measc, is táscairí iad an phóirseacht, an méid pore, agus an tiús chun meastóireacht a dhéanamh ar phróiseas ilchodach membrane.

Fíor: Ábhar ilchodach PPS

1) Bíonn tionchar ag an gcothromaíocht idir méid na pore agus an phóirseacht ar fhriotaíocht agus ar aerdhíonacht.

Is é feidhm an pore cainéal a sholáthar chun anions agus cations a tharchur sa leictrilít, friotaíocht inmheánach an phróisis leictrealaithe a laghdú, ach hidrigin agus ocsaigin a leithlisiú freisin. Má tá an méid pore ró -mhór, cuirfear isteach ar aerdhíonacht an scairt, agus má tá sé ró -bheag, cuirfear bac ar tharchur na n -ian. Tá an rud céanna fíor i gcás póirseachta. Dá bhrí sin, tá dearadh agus rialú éifeachtach na bpiocháin an -tábhachtach. Ní mór do mhéid agus do phóirseacht an scairt an luach is fearr a bhaint amach chun aerdhíonacht ard agus friotaíocht inmheánach íseal an scairt a chinntiú ag an am céanna. Dá bhrí sin, is é an leas is fearr a bhaint as struchtúr pore ná díriú ar thaighde scairt.

Figiúr: SEM pores d'ábhair ilchodacha éagsúla

2) Ní mór do thiús an scairt féin an t -iarmhéid idir friotaíocht inmheánach íseal agus tacaíocht láidir a chomhlíonadh.

I gcás diaphragms ilchodacha, is paraiméadar tábhachtach é tiús freisin. Bíonn tionchar ag an tiús ar neart fisiciúil an scairt agus ar fhriotaíocht inmheánach na cille leictrealaíoch. An tiús níos tibhe, is ea is láidre an tacaíocht, ach is ea is mó an friotaíocht inmheánach atá ag an gcill leictrealaíoch. De ghnáth is é tiús an scairt atá ar an margadh faoi láthair ná thart ar 500μm ~ 600μm.

2 Scannán malartaithe prótóin Leictrolyzer (PEM)

- Meicníocht Oibre: Téann prótóin hidrigine tríd anScannán malartaithe prótóin

Anleictrilítí membrane malartaithe prótóinD'athraigh sé féin ón leictrilítí leictrilít polaiméir soladach (SPE). Mar gheall ar fhionnachtain agus ar bhriseadh an scannáin aigéid perfluorosulfonic a fuair DuPont amach, ainmníodh é i ndiaidh an ábhair membrane agus ghlaoigh sé ar an Electrolyzer Membrane Proton Exchange. Go dtí an lá seo, úsáidtear an chuid is mó acu fós agus feabhsaítear iad ar theicneolaíocht membrane aigéad perfluorosulfonic DuPont.

Murab ionann agus prionsabal na leictrealaithe alcaileach, ní úsáideann leictrilíteoirí PEM ian hiodrocsaíde chun dul tríd an scairt, ach prótóin hidrigine (H+) chun dul tríd an scannán malartaithe prótóin. Is é sin, tarlaíonn imoibriú hidrealú ag an leictreoid dhearfach chun prótóin hidrigine (H+), leictreoin (e-), agus ocsaigin a tháirgeadh. Téann prótóin tríd an scannán PEM agus comhcheanglaíonn siad le leictreoin le bheith ina n -adaimh hidrigine, agus comhcheanglaíonn adaimh hidrigine lena chéile chun móilíní hidrigine a fhoirmiú.

Figiúr: Prionsabal an Leictrolyzer PEM (Figiúr ón Litríocht) - Airíonna Ábhar: Is príomh -airíonna iad seoltacht prótóin agus aerdhíonacht

1) Baineann seoltacht prótóin PEM leis an ábhar uisce, a théann i bhfeidhm ar an bhfriotaíocht agus ar an dlús leictreach.

Tá an membrane malartaithe prótóin comhdhéanta de pholaiméir ian aigéad perfluorosulfonic (PSA), atá ina chopolymer de tetrafluoroethylene (TFE) go bunúsach agus monaiméirí aigéad perfluorosulfonic éagsúla. Déanann polaiméirí ian prótóin, eadhon grúpaí aigéid sulfonic. Is grúpaí hydrophilic iad grúpaí aigéad sulfonic agus is féidir leo limistéir hydrophilic a chruthú in aice leo. Is mó an seans go n -aistreoidh prótóin faoi shaoirse i gceantair a bhfuil ábhar uisce leordhóthanach acu, rud a chiallaíonn go bhfuil sé níos éasca friotaíocht íseal agus dlús leictreach ard a bhaint amach don leictrilíteas iomlán, agus tá an tomhaltas cumhachta in aghaidh an aonaid táirgthe hidrigine níos ísle freisin.

2) Is féidir le PEM freagairt go tapa ar athruithe cumhachta, mar sin tá riachtanais arda aige maidir le haertarraingt.

Tá éifeachtúlacht seolta prótóin an scannáin mhalartaithe prótóin níos fearr ná éifeachtúlacht an éifeachtúlachta seolta ian alcaileach, agus is féidir leis freagairt go tapa ar athruithe i gcumhacht ionchuir. Nuair a bhíonn an chumhacht íseal, laghdóidh táirgeadh gáis ocsaigine agus hidrigine freisin. Mura bhfuil an déine aeir go maith, méadóidh tiúchan na n -eisíontas in ocsaigin agus i hidrigin, rud a chruthóidh contúirt.

—— Fisic agus a fheabhsú: méadóidh an coigeartú tiús ar membrane PEM agus an teaglaim de chiseal catalaíoch agus idirleata gáis a bhuntáiste feidhmíochta.

1) Ní mór don tiús cothromaíocht a fháil idir seoltacht agus cobhsaíocht.

Faoi láthair, is iondúil go mbíonn tiús membrane malartaithe prótóin idir 100 ~ 175μm. Bíonn tionchar díreach ag tiús membrane malartaithe prótóin ar seoltacht prótóin. An níos tanaí an tiús, is ea is lú friotaíocht prótóin trasna an scannáin. Ach ag an am céanna, tá drochfhórsa frith-swelling, cobhsaíocht mheicniúil agus déine aeir ag membrane ró-tanaí. Faoi láthair, tá tiús na membrane PEM ina threo taighde lárnach freisin.

2) Is féidir le struchtúr póiriúil an chiseal chatalaíoch agus struchtúr tacaíochta an chiseal idirleata gáis difear a dhéanamh d'fheidhm an scannáin. Is é an ciseal catalaíoch a chruthaíonn an catalaíoch an áit fhíor ina dtarlaíonn an t -imoibriú i leictreoid membrane an leictrilíteora PEM. Ní mór dromchla na gcáithníní catalaíoch a nascadh go dlúth leis an scannán malartaithe prótóin chun prótóin a aistriú. Is féidir le struchtúr póiriúil clúmhach an chiseal catalaíoch éifeachtúlacht seolta prótóin a mhéadú. Cé nach nglacann an ciseal idirleata gáis páirt dhíreach san imoibriú, soláthraíonn sé bealaí le haghaidh uisce, gáis, teas, etc., agus imríonn sé ról cosanta. Caithfidh sé solúbthacht áirithe a bheith aige chun an ciseal catalaíoch agus an membrane prótóin a chosaint ó dhamáiste a dhéanamh, agus ag an am céanna caithfidh sé déine áirithe a bheith aige chun tacú leis an membrane prótóin níos tanaí, etc.

Figiúr: Léaráid scéimreach d'ailtireacht leictreoid an membrane den leictrilíteas PEM (figiúr ón litríocht)

Deireadh

Cibé acu ó pheirspictíocht na teicneolaíochta leictrilítir alcaileach atá aibí nó an teicneolaíocht leictrilítir membrane prótóin atá ag déanamh cinn i gcónaí, tá ról an -tábhachtach ag ábhair membrane, agus is iad na feidhmeanna is tábhachtaí ná ian/prótóin a aistriú agus gáis a leithlisiú.

Chun feidhmíocht na membrane a fheabhsú, is iondúil go ndéantar taighde maidir le seoltacht ian/prótóin a fheabhsú chun friotaíocht a laghdú, agus ag an am céanna a chinntiú go mbeidh an t -aer agus an chobhsaíocht. Go sonrach, ar thaobh amháin, déanfar taighde timpeall ar thréithe an ábhair féin, lena n -áirítear hidreafiliciúlacht (ionsú uisce), seoltacht, déine aeir, cobhsaíocht cheimiceach, etc.; Ar an láimh eile, leanfaimid orainn ag teacht ar chothromaíocht i dtéarmaí tiús membrane, póirseacht, tacaíocht mheicniúil, srl. Tríd ár bhfeidhmíocht féin a choigeartú nó comhoibriú le hábhair eile.