Tóm tắt kiến ​​thức màng trao đổi proton

A Màng trao đổi protonlà một lớp chất điện phân polymer mỏng với các nhóm trao đổi cation (nhóm axit sulfonic, nhóm axit carboxylic, nhóm phốt phát, v.v.). Các nhóm trao đổi cation được liên kết hóa học với polymer để tạo thành một đơn vị. Phương pháp kết nối cố định này tránh mất các chất điện phân phân tử nhỏ.Màng trao đổi protonđược chia thành màng axit perfluorosulfonic, màng polymer fluor hóa một phần, màng polymer không fluorin mới, màng tổng hợp, v.v. Hiện tại, perfluorinationMàng trao đổi protonlà công nghệ chính với mức độ công nghiệp hóa cao. Nó chủ yếu được sử dụng trong các tế bào nhiên liệu xuôi dòng, điện phân nước ngược nước để sản xuất hydro, pin lưu trữ năng lượng và các trường khác.

Tên đầy đủ của PEMFC là màng trao đổi protonpin nhiên liệu. CácMàng trao đổi protonlà chất điện phân của PEMFC, đóng vai trò tiến hành các ion hydro, phân lập nhiên liệu và chất oxy hóa, và ngăn chặn các electron. Nó là thành phần cốt lõi của PEMFC. So với các tế bào nhiên liệu khác, PEMFC có mật độ công suất cao hơn do hiệu suất tuyệt vời của màng proton.

01

Màng axit perfluorosulfonic

Màng axit perfluorosulfonic bao gồm xương sống fluorocarbon và chuỗi nhánh ether với nhóm axit sulfonic.

Đặc điểm: Độ bền cơ học cao, độ ổn định hóa học tốt và độ dẫn cao trong điều kiện độ ẩm cao; Mật độ dòng điện cao ở nhiệt độ thấp và điện trở dẫn proton thấp.

Ưu điểm: Độ bền cơ học cao, độ ổn định hóa học tốt, độ dẫn điện cao, mật độ dòng điện cao ở nhiệt độ thấp, điện trở dẫn proton thấp

Nhược điểm: Độ dẫn proton giảm dần khi nhiệt độ tăng, sự suy giảm hóa học dễ xảy ra ở nhiệt độ cao và chi phí cao.

02

Màng trao đổi proton không perfluorin hóa

Sử dụng clorua thay thế thay vì fluororesin, hoặc pha trộn fluoride với các hợp chất vô cơ hoặc không fluoride khác.

Đặc điểm: Hàm lượng nhóm axit sulfonic rất thấp và hiệu quả làm việc cao.

Ưu điểm: Chi phí thấp và hiệu quả làm việc cao.

Nhược điểm: Sức mạnh cơ học kém và ổn định hóa học.

03

Màng trao đổi proton không có fluoride

Bao gồm màng polymer không chứa hydrocarbon.

Ưu điểm: Chi phí thấp, ít ô nhiễm

Nhược điểm: Độ ổn định hóa học yếu

04

Phim tổng hợp

Màng tổng hợp bao gồm vật liệu biến đổi và nhựa axit perfluorosulfonic.

Ưu điểm: Cải thiện tính chất cơ học, truyền và phân phối nước được cải thiện trong màng và giảm điện trở bên trong của màng trao đổi proton

Nhược điểm: Yêu cầu công nghệ chuẩn bị cao

Ứng dụng của màng trao đổi proton

Một trong những ứng dụng chính của màng trao đổi proton làMàng trao đổi protonTế bào nhiên liệu. Những pin nhiên liệu này có một loạt các ứng dụng thương mại và quân sự, bao gồm các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, ô tô và năng lượng. Các ứng dụng tế bào nhiên liệu màng trao đổi proton sớm chủ yếu tập trung trong ngành hàng không vũ trụ. Công suất cao hơn của pin nhiên liệu tại thời điểm đó khiến chúng trở thành một lựa chọn lý tưởng so với pin.

PEMTế bào nhiên liệuđược phổ biến trong các ứng dụng ô tô vì chúng hoạt động ở nhiệt độ tương đối thấp và có thể khởi động nhanh chóng ngay cả trong các điều kiện phụ.