Seleção da membrana de troca iônica para eletrólise aquática

1、Entendendo a membrana de troca iônica Uma membrana de troca iônica (IEM) é uma barreira fina que permite que os íons sejam passados seletivamente de um eletrodo de um dispositivo eletroquímico para outro, incluindo, entre outros, células de eletrólise de água e células de combustível. A membrana de troca iônica consiste em uma matriz polimérica tridimensional funcionalizada com grupos carregados (ou trocas de íons). Esses grupos de carga fixa repelem de maneira completa ou parcialmente os íons carregados de maneira semelhante (isoions) da membrana e permitem que íons com cargas diferentes (contra -íons) passem pela membrana. Nas células hidroeletrolíticas e células de combustível, o transporte de íons eficiente é importante para obter alto desempenho, reduzir superpotencial e garantir a eficácia geral dos processos eletroquímicos relevantes.

2、Considerações importantes ao escolher um IEM apropriado

De acordo com o tipo de grupo de carga fixa no backbone do polímero, o IEM pode ser dividido em dois tipos: Catialic (CEM) e Membrana de troca do ânion (AEM). As membranas de troca catiônica contêm íons fixos com carga negativa que permitem que os cátions se movam na membrana. Por outro lado, o AEM carrega grupos carregados positivamente que permitem seletivamente o transporte de ânions. Além dessas duas classificações básicas, o IEM também pode ser um Membrana de troca de prótons (PEM), uma membrana bipolar, uma membrana anfotrópica e uma membrana matricial mista. Nas células eletrolíticas de água e células de combustível, PEM e AEM são as mais úteis. O PEM é um cem especial que pode transportar prótons (íons H +).

1. Ao escolher uma membrana de troca iônica, a primeira consideração é o tipo de célula de combustível e tanque eletrolítico de água. A operação de células de combustível e células eletrolíticas de água envolve o transporte de íons; O tipo de íons a ser transmitido determina o tipo apropriado de membrana de troca iônica a ser usada. A célula eletrolítica de água da membrana eletrolítica de polímero (PEMWE) e células de combustível (PEMFC) que operam sob condições ácidas são necessárias para transportar íons H +. Assim, o PEMFC e o PEMWE usam o PEM. Por outro lado, as células de combustível da membrana de troca de ânions (AEMFC) e a célula eletrolítica de água da membrana de troca ânion (AEMWE) operam em ambientes alcalinos. AEMFC e AEMWE usaram o AEM.

Uma vez identificada o tipo de IEM adequado para a célula de combustível e a célula eletrolítica de água, é hora de se aprofundar nas características específicas que produzem eficiência e desempenho alvo.

2、O desempenho do IEM e o equilíbrio entre eles

Em geral, as propriedades do IEM são determinadas pelas características do backbone do polímero e pela carga fixa que constitui sua estrutura. Em particular, a densidade, a molhabilidade (hidrofóbica ou hidrofílica) e a morfologia da matriz polimérica, bem como o tipo e a concentração de grupos funcionais carregados, podem afetar o desempenho do IEM. As propriedades mecânicas, químicas e térmicas do IEM são influenciadas principalmente pela espinha dorsal do polímero, enquanto as propriedades eletroquímicas, a condutividade e a selectividade são determinadas pela concentração da carga fixa. Clique aqui para saber mais sobre os principais recursos do IEM.

O IEM de alto desempenho deve ter alta condutividade iônica, alta capacidade de troca de íons, excesso de seleção quase uniforme e excelente estabilidade dimensional, química, mecânica e térmica. No entanto, não é fácil atender a todos esses requisitos. Não podemos fazer tudo e, na maioria dos casos, precisamos encontrar o equilíbrio perfeito entre esses recursos.

3. Condições de trabalho

Ao encontrar um IEM adequado para sua aplicação, você também deve considerar as condições de trabalho, incluindo níveis de temperatura, pressão e umidade. As condições de trabalho podem afetar não apenas o desempenho do IEM, mas também sua estabilidade. Alguns IEM têm o melhor desempenho em altas temperaturas, enquanto outros são projetados para aplicações de baixa temperatura. Verifique se o IEM selecionado suporta o ambiente de uso do dispositivo.

4, o custo dos materiais de membrana

Suponha que encontramos uma membrana perfeitamente otimizada com bom desempenho e estabilidade. Outro fator a ser considerado é o custo. Geralmente, requisitos altos para desempenho e estabilidade requerem altos custos de material. Portanto, equilibrar os requisitos de desempenho e as restrições orçamentárias é crítico porque o custo do IEM afeta o custo geral das células de combustível e dos sistemas de água.

A escolha da membrana correta de troca iônica é o ponto -chave no design de células de hidrólise eficientes e duráveis e sistemas de células de combustível. Ao considerar cuidadosamente os fatores acima e conduzir testes apropriados, você pode tomar decisões informadas com base nos requisitos específicos de aplicação. Entre em contato conosco, nossos engenheiros de aplicativos e especialistas internos de células de hidrólise e células de combustível ajudarão você a selecionar o melhor produto para o seu aplicativo. Vamos trabalhar juntos para abrir caminho para o desenvolvimento de soluções de energia limpa e sustentável.