Samenvatting van de kennis van het protonuitwisselingsmembraan

A protonuitwisselingsmembraanis een dunne laag polymeer -elektrolyt met kationuitwisselingsgroepen (sulfonzuurgroepen, carbonzuurgroepen, fosfaatgroepen, enz.). De kationuitwisselingsgroepen zijn chemisch gebonden aan het polymeer om een ​​enkele eenheid te vormen. Deze vaste verbindingsmethode vermijdt het verlies van elektrolyten met kleine moleculen.Protonuitwisseling membranenzijn verdeeld in perfluorosulfonzuurmembranen, gedeeltelijk gefluoreerde polymeermembranen, nieuwe niet-gefluoreerde polymeermembranen, composietmembranen, enz. Volgens het fluorgehalte. Momenteel, geperfluorineerdprotonuitwisselingsmembraanis de reguliere technologie met een hoge mate van industrialisatie. Het wordt voornamelijk gebruikt in stroomafwaartse brandstofcellen, stroomopwaartse elektrolyse van water voor waterstofproductie, energieopslagbatterijen en andere velden.

De volledige naam van PEMFC is protonuitwisselingsmembraanbrandstofcel. Deprotonuitwisselingsmembraanis de elektrolyt van PEMFC, dat de rol speelt van het uitvoeren van waterstofionen, het isoleren van brandstof en oxidatiemiddelen en het blokkeren van elektronen. Het is de kerncomponent van PEMFC. In vergelijking met andere brandstofcellen heeft PEMFC een hogere vermogensdichtheid vanwege de uitstekende prestaties van het protonmembraan.

01

Perfluorosulfonzuurmembraan

Het perfluorosulfonzuurmembraan bestaat uit een fluorocarbon ruggengraat en een ether takketen met een sulfonzuurgroep.

Kenmerken: hoge mechanische sterkte, goede chemische stabiliteit en hoge geleidbaarheid onder omstandigheden met hoge luchtvochtigheid; Hoge stroomdichtheid bij lage temperaturen en lage protonengeleidingsweerstand.

Voordelen: hoge mechanische sterkte, goede chemische stabiliteit, hoge elektrische geleidbaarheid, hoge stroomdichtheid bij lage temperaturen, lage protonengeleidingsweerstand

Nadelen: protongeleidbaarheid verslechtert naarmate de temperatuur stijgt, de chemische afbraak is gevoelig voor hoge temperaturen en de kosten zijn hoog.

02

Niet-gefluorineerd protonuitwisselingsmembraan

Gebruik gesubstitueerde chloriden in plaats van fluororesinen, of meng fluoriden met anorganische of andere niet-fluoride-verbindingen.

Kenmerken: zeer laag sulfonzuurgroepgehalte en hoge werkefficiëntie.

Voordelen: lage kosten en hoge werkefficiëntie.

Nadelen: slechte mechanische sterkte en chemische stabiliteit.

03

Fluoride-vrij protonuitwisselingsmembraan

Samengesteld uit gefluoreerd koolwaterstofvrij polymeermembraan.

Voordelen: lage kosten, weinig vervuiling

Nadelen: zwakke chemische stabiliteit

04

Samengestelde film

Composietmembraan samengesteld uit gemodificeerd materiaal en perfluorosulfonzuurhars.

Voordelen: verbeterde mechanische eigenschappen, verbeterde watertransmissie en verdeling in het membraan en verminderde interne weerstand van het protonuitwisselingsmembraan

Nadelen: vereisten voor hoge voorbereidingstechnologie

Toepassingen van protonuitwisselingsmembranen

Een van de belangrijkste toepassingen van protonuitwisselingsmembranen isprotonuitwisselingsmembraanbrandstofcellen. Deze brandstofcellen hebben een breed scala aan commerciële en militaire toepassingen, waaronder de ruimtevaart-, automobiel- en energie -industrie. Vroege protonuitwisselingsmembraanbrandstofceltoepassingen werden voornamelijk geconcentreerd in de ruimtevaartindustrie. De hogere capaciteit van brandstofcellen maakte ze destijds een ideale keuze in vergelijking met batterijen.

PEMbrandstofcellenzijn populair in autotoepassingen omdat ze werken bij relatief lage temperaturen en snel kunnen opstarten, zelfs in subfreezing -omstandigheden.