Povzetek znanja o membrani protonske izmenjave

A Proton Exchange Membranaje tanka plast polimernega elektrolita s skupinami kationske izmenjave (skupina sulfonske kisline, skupine karboksilne kisline, fosfatne skupine itd.). Kationske izmenjevalne skupine so kemično vezane na polimer, da tvorijo eno enoto. Ta metoda fiksne povezave se izogne ​​izgubi majhnih molekulskih elektrolitov.Proton Exchange Membraneso razdeljene na membrane perfluorosulfonske kisline, delno fluorirane polimerne membrane, nove nefluorirane polimerne membrane, kompozitne membrane itd. Glede na vsebnost fluora. Trenutno perfluoriranoProton Exchange Membranaje glavna tehnologija z visoko stopnjo industrializacije. Uporablja se predvsem v gorivnih celicah na nižji točki, elektroliza vode za proizvodnjo vodika, baterije za shranjevanje energije in druga polja.

Polno ime PEMFC je protonska izmenjava membranegorivna celica. TheProton Exchange Membranaje elektrolit PEMFC, ki igra vlogo vodenja vodikovih ionov, izoliranja goriva in oksidantov ter blokiranja elektronov. Je temeljna komponenta PEMFC. V primerjavi z drugimi gorivnimi celicami ima PEMFC večjo gostoto moči zaradi odlične zmogljivosti protonske membrane.

01

Membrana perfluorosulfonske kisline

Membrana perfluorosulfonske kisline je sestavljena iz fluoroogljikove hrbtenice in eterske veje s skupino sulfonske kisline.

Značilnosti: visoka mehanska trdnost, dobra kemična stabilnost in visoka prevodnost v pogojih visoke vlažnosti; Visoka gostota toka pri nizkih temperaturah in nizka protonska prevodna odpornost.

Prednosti: visoka mehanska trdnost, dobra kemična stabilnost, visoka električna prevodnost, visoka gostota toka pri nizkih temperaturah, nizka odpornost na protonsko prevodnost

Slabosti: Protonska prevodnost se poslabša, ko se temperatura dvigne, razgradnja kemikalij je nagnjena k pojavljanju pri visokih temperaturah, stroški pa visoki.

02

Membrana, ki ni na voljo protonske izmenjave

Namesto fluororesinov uporabite substituirane kloride ali mešajte fluoride z anorganskimi ali drugimi nefluoridnimi spojinami.

Značilnosti: zelo nizka vsebnost skupine sulfonske kisline in visoka delovna učinkovitost.

Prednosti: nizki stroški in visoka delovna učinkovitost.

Slabosti: slaba mehanska trdnost in kemična stabilnost.

03

Protonska izmenjava membrane brez fluorida

Sestavljena iz fluorirane polimerne membrane brez ogljikovodika.

Prednosti: nizki stroški, malo onesnaževanja

Slabosti: šibka kemična stabilnost

04

Sestavljen film

Kompozitna membrana, sestavljena iz spremenjenega materiala in smole perfluorosulfonske kisline.

Prednosti: izboljšane mehanske lastnosti, izboljšan prenos in porazdelitev vode znotraj membrane ter zmanjšana notranja odpornost membrane protonske izmenjave

Slabosti: zahteve glede tehnologije visoke priprave

Uporaba membran protonske izmenjave

Ena glavnih aplikacij membrane protonske izmenjave jeProton Exchange Membranagorivne celice. Te gorivne celice imajo široko paleto komercialnih in vojaških aplikacij, vključno z vesoljsko, avtomobilsko in energetsko industrijo. Uporaba membranskih gorivnih celic zgodnje protonske izmenjave so bila koncentrirana predvsem v vesoljski industriji. Večja zmogljivost gorivnih celic je bila takrat idealna izbira v primerjavi z baterijami.

Pemgorivne celiceso priljubljeni v avtomobilskih aplikacijah, ker delujejo pri sorazmerno nizkih temperaturah in se lahko hitro zaženejo tudi v pogojih podvrženosti.