电化学是研究两类导体形成的带电界面现象及其上所发生的变化的科学。电和化学反应相互作用可通过电池来完成,也可利用高压静电放电来实现(如氧通过无声放电管转变为臭氧),二者统称电化学,后者为电化学的一个分支,称放电化学。由于放电化学有了专门的名称,因而,电化学往往专门指“电池的科学”。电化学如今已形成了合成电化学、量子电化学、半导体电化学、有机导体电化学、光谱电化学、生物电化学等多个分支。电化学在化工、冶金、机械、电子、航空、航天、轻工、仪表、医学、材料、能源、金属腐蚀与防护、环境科学等科技领域获得了宽泛的应用。当前世界上十分关注的研究课题,如能源、材料、环境保护、生命科学等等都与电化学以各种各样的方式关联在一起。质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道,使得质子可以经过膜向外界提供电流。谁知道大陆制氢如何看待Fumatech膜
氢氧燃料电池按电池结构和工作方式分为离子膜、培根型和石棉膜三类。①离子膜氢氧燃料电池:用阳离子交换膜作电解质的酸性燃料电池,现代采用全氟磺酸膜。电池放电时,在氧电极处生成水,通过灯芯将水吸出。这种电池在常温下工作、结构紧凑、重量轻,但离子交换膜内阻较大,放电电流密度小。②培根型燃料电池:属碱性电池。氢、氧电极都是双层多孔镍电极(内外层孔径不同),加铂作催化剂。电解质为80%~85%的苛性钾溶液,室温下是固体,在电池工作温度(204~260°C)下为液体。这种电池能量利用率较高,但自耗电大,起动和停机需较长的时间(起动需24小时,停机17小时)。③石棉膜燃料电池:也属碱性电池。氢电极由多孔镍片加铂、钯催化剂制成,氧电极是多孔银极片,两电极夹有含35%苛性钾溶液的石棉膜,再以有槽镍片紧压在两极板上作为集流器,构成气室,封装成单体电池。放电时在氢电极一边生成水,可以用循环氢的办法排出,亦可用静态排水法。这种电池的起动时间只15分钟,并可瞬时停机。有谁知道上海应用所如何看待Fumatech膜非均相离子交换膜由粉末状的离子交换树脂加黏合剂混炼、拉片、加网热压而成。
电解水通常是指含盐(如硫酸钠,食盐不可以,会生成氯气)的水经过电解之后所生成的产物。电解过后的水本身是中性,可以加入其他离子,或者可经过半透膜分离而生成两种性质的水。其中一种是碱性离子水,另一种是酸性离子水。以氯化钠为水中所含电解质的电解水,在电解后会含有氢氧化钠、次氯酸与次氯酸钠(如果是纯水经过电解,则只会产生氢氧根离子、氢气、氧气与氢离子)。制备电解水的机构称之为电解槽,其内部主要构成部品是电极板与离子膜,两者都是目前许多科技产品应用的技术。一般常见的电解水制造设备,简称电解水机或电解离子水生成器(IonicWaterGenerator)。依据公共自来水质溶存主要成分而言,“硫酸盐”、“碳酸氢盐”或少量“氯盐”经实际功率、流量及其它电解条件的配合,可以制备出单独溶存较高“钙离子”或“钠离子”浓度且适合饮用的“碱性离子水”,此即是诉求饮水的“机能性”的饮水设备。
双极膜虽然是一种新膜(与其他高分子膜200余年发展历史相比而言),但它的研究可追溯到50年代中期。其发展过程可划分为三个阶段:第1阶段50年代中期至80年代初期,这是双极膜发展十分缓慢的时期,双极膜只是由两片阴阳离子膜直接压制,性能很差,水分解电压比理论压降高几十倍,应用研究是以水解离为基础的实验室阶段;第二阶段从80年代初至90初,由于双极膜制备技术的改进,成功地研制了单片型双极膜,其性能很大程度的提高,已经在制酸碱和脱硫技术得到了成功应用,这一阶段出现了商品双极膜;从90年代初至今是双极膜得到迅猛发展的时期,随着对双极膜工作过程机理的深入研究,从膜结构、膜材料和制备过程上进行了重大改进,使制得的双极性膜在性能上有较大提高,其中主要是对阴膜和阳膜接触界面的改进,从较初简单的“层压型”或“涂层型”结构到80年代初开始出现的单片型结构,随后又出现带有中间“催化层”的复杂结构。我国在双极膜的研发工作从上世纪90年代才开始,起步比较晚,直到近几年才出现了商品化双极膜。双极膜的应用从化工行业已扩展到生命科学、环境科学和能源等诸多相关国际民生行业中,作为一种新型工具来解决这些领域中的技术难题。燃料电池是一种电化学的发电装置,能量转化效率高,且无污染,正在成为理想的能源利用方式。
双极膜是一种新型离子交换复合膜,它通常由阳离子交换层和阴离子交换层复合而成,用荷有不同电荷密度、厚度和性能的膜材料在不同的复合条件下,可制成不同性能和用途的双极膜,这些用途较基本的原理是双极膜界面层的水分子在反向加压时的离解(又称双极膜水解离),即将水分解成氢离子和氢氧根离子。双极膜电渗析就是基于上述的水解离和普通的电渗析原理的基础上发展起来的,它是以双极膜代替普通电渗析的部分阴、阳膜或者在普通电渗析的阴、阳膜之间加上双极膜构成的。双极膜电渗析的较基本应用是从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH),如图所示,料液进入如图所示的三室电渗析膜堆,在直流电场的作用下,盐阴离子(X-)通过阴离子交换膜进入酸室,并与双极膜离解的氢离子生成酸(HX);而盐阳离子(M+)通过阳离子交换膜进入碱室,在那里与双极膜离解的氢氧根离子形成碱(MOH)。燃料电池用燃料和氧气作为原料,同时没有机械传动部件,故排放出的有害气体极少,使用寿命长。可否知道ITM用哪一款Fumatech膜
燃料电池是很有发展前途的新的动力电源,一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料。谁知道大陆制氢如何看待Fumatech膜
电化学反应过程中常伴随着电极表面析氢、析氧和析氯的电极反应,这些析出的气体会以气泡形式吸附于电极表面,从而造成电极活性面积减少、电极表面电位和电流密度的微观分布不均,产生电极极化。电极表面吸附的气泡较多时会在电极表面形成气膜,造成电极钝化失活。电极表面析出的气体也会以气泡形式分散于电解液中,使电解液成为气液混合体系,导致实际的导电率下降。要想保证反应顺利进行,需提高槽电压,这样势必增加过程能耗。同时,电极表面吸附的气泡也会与电极的主反应产生竞争,从而导致电化学反应效率降低。气泡对电化学反应过程能耗及反应效率的影响,使得电化学技术的工业化宽泛应用受到限制。因此,寻求一种能消除电化学反应过程中气泡影响的技术尤为重要。谁知道大陆制氢如何看待Fumatech膜
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