Resumé af protonudvekslingsmembranviden

A Protonudvekslingsmembraner et tyndt lag af polymerelektrolyt med kationudvekslingsgrupper (sulfonsyregrupper, carboxylsyregrupper, phosphatgrupper osv.). Kationens udvekslingsgrupper er kemisk bundet til polymeren for at danne en enkelt enhed. Denne faste forbindelsesmetode undgår tabet af små molekyleelektrolytter.Protonudvekslingsmembranerer opdelt i perfluorosulfonsyre-membraner, delvist fluorerede polymermembraner, nye ikke-fluorerede polymermembraner, sammensatte membraner osv. I henhold til fluorindholdet. På nuværende tidspunkt perfluorineretProtonudvekslingsmembraner mainstream -teknologien med en høj grad af industrialisering. Det bruges hovedsageligt i nedstrøms brændselsceller, opstrøms elektrolyse af vand til brintproduktion, energilagringsbatterier og andre felter.

Det fulde navn på PEMFC er protonudvekslingsmembranBrændselscelle. DeProtonudvekslingsmembraner elektrolytten af ​​PEMFC, der spiller rollen som at udføre hydrogenioner, isolere brændstof og oxidanter og blokere elektroner. Det er kernekomponenten i PEMFC. Sammenlignet med andre brændselsceller har PEMFC en højere effekttæthed på grund af den fremragende ydelse af protonmembranen.

01

Perfluorosulfonsyre -membran

Perfluorosulfonsyre -membranen er sammensat af en fluorcarbonryggen og en ethergrenkæde med en sulfonsyregruppe.

Karakteristika: Høj mekanisk styrke, god kemisk stabilitet og høj ledningsevne under høje luftfugtighedsforhold; Høj strømtæthed ved lave temperaturer og lav protonledningsresistens.

Fordele: Høj mekanisk styrke, god kemisk stabilitet, høj elektrisk ledningsevne, høj strømtæthed ved lave temperaturer, lav protonledningsresistens

Ulemper: Protonkonduktivitet forværres, når temperaturen stiger, kemisk nedbrydning er tilbøjelig til at forekomme ved høje temperaturer, og omkostningerne er høje.

02

Ikke-perfluoreret protonudvekslingsmembran

Brug substituerede chlorider i stedet for fluororesiner, eller bland fluorider med uorganiske eller andre ikke-fluoridforbindelser.

Karakteristika: Meget lavt sulfonsyre -gruppeindhold og høj arbejdseffektivitet.

Fordele: lave omkostninger og høj arbejdseffektivitet.

Ulemper: Dårlig mekanisk styrke og kemisk stabilitet.

03

Fluorfrit protonudvekslingsmembran

Sammensat af fluoreret carbonhydridfri polymermembran.

Fordele: lave omkostninger, lidt forurening

Ulemper: svag kemisk stabilitet

04

Sammensat film

Kompositmembran sammensat af modificeret materiale og perfluorosulfonsyreharpiks.

Fordele: Forbedrede mekaniske egenskaber, forbedret vandoverførsel og distribution inden for membranen og reduceret intern modstand af protonudvekslingsmembranen

Ulemper: Krav til høj forberedelsesteknologi

Anvendelser af protonudvekslingsmembraner

En af de vigtigste anvendelser af protonudvekslingsmembraner erProtonudvekslingsmembranBrændselsceller. Disse brændselsceller har en bred vifte af kommercielle og militære applikationer, herunder luftfarts-, bilindustrien og energiindustrien. Tidlige protonudvekslingsmembranbrændselscelleapplikationer var hovedsageligt koncentreret i luftfartsindustrien. Den højere kapacitet af brændselsceller på det tidspunkt gjorde dem til et ideelt valg sammenlignet med batterier.

PemBrændselscellerer populære i bilapplikationer, fordi de opererer ved relativt lave temperaturer og kan starte hurtigt selv under underfrydningsforhold.