Sélection de la membrane d'échange d'ions contre l'électrolyse d'eau

1、Comprendre la membrane d'échange d'ions Une membrane d'échange d'ions (IEM) est une barrière mince qui permet aux ions d'être passés sélectivement d'une électrode d'un dispositif électrochimique à un autre, y compris, mais sans s'y limiter, les cellules d'électrolyse et les piles à combustible. La membrane d'échange d'ions est constituée d'une matrice polymère tridimensionnelle fonctionnalisée avec des groupes chargés (ou échanges d'ions). Ces groupes de charges fixes repoussent complètement ou partiellement des ions chargés de manière similaire (isoons) hors de la membrane et permettent aux ions avec différentes charges (contre-ions) de passer à travers la membrane. Dans les cellules hydroélectrolytiques et les piles à combustible, un transport d'ions efficace est important pour atteindre des performances élevées, réduire le surposent et assurer l'efficacité globale des processus électrochimiques pertinents.

2、Considérations clés lors du choix d'un IEM approprié

Selon le type de groupe de charge fixe dans le squelette en polymère, l'IEM peut être divisé en deux types: la membrane d'échange cationique (CEM) et anion (AEM). Les membranes d'échange de cations contiennent des ions chargés négativement fixes qui permettent aux cations de se déplacer sur la membrane. À l'inverse, AEM porte des groupes chargés positivement qui permettent de manière sélective le transport d'anions. En plus de ces deux classifications de base, l'IEM peut également être un Membrane d'échange de protons (PEM), une membrane bipolaire, une membrane amphotrope et une membrane à matrice mixte. Dans les cellules électrolytiques et les piles à combustible, le PEM et l'AEM sont les plus utiles. Le PEM est un CEM spécial qui peut transporter des protons (ions H +).

1. Lors du choix d'une membrane d'échange d'ions, la première considération est le type de réservoir électrolytique de pile à combustible et d'eau. Le fonctionnement des piles à combustible et des cellules électrolytiques à l'eau implique le transport d'ions; Le type d'ion à transmettre détermine le type approprié de membrane d'échange d'ions à utiliser. Les cellules électrolytiques à eau de membrane électrolytique en polymère (PEMWE) et la cellule à combustible (PEMFC) fonctionnant dans des conditions acides sont nécessaires pour transporter les ions H +. Ainsi, le PEMFC et le pemwe utilisent le PEM. En revanche, les piles à combustible à membrane d'échange d'anions (AEMFC) et les cellules électrolytiques à eau de membrane d'anion (AEMWE) fonctionnent dans des environnements alcalins. AEMFC et AEMWE ont utilisé l'AEM.

Une fois que le type d'IEM adapté à la cellule à combustible et à l'eau a été identifié, il est temps d'approfondir les caractéristiques spécifiques qui produisent l'efficacité et les performances cibles.

2、La performance IEM et l'équilibre entre eux

En général, les propriétés de l'IEM sont déterminées par les caractéristiques du squelette polymère et la charge fixe qui constitue sa structure. En particulier, la densité, la mouillabilité (hydrophobe ou hydrophile) et la morphologie de la matrice polymère, ainsi que le type et la concentration de groupes fonctionnels chargés, peuvent affecter les performances de l'IEM. Les propriétés mécaniques, chimiques et thermiques de l'IEM sont principalement influencées par le squelette en polymère, tandis que les propriétés électrochimiques, la conductivité et la surélectivité sont déterminées par la concentration de la charge fixe. Cliquez ici pour en savoir plus sur les principales fonctionnalités IEM.

L'IEM à haute performance doit avoir une conductivité ionique élevée, une capacité d'échange d'ions élevé, une surélectivité presque uniforme et une excellente stabilité dimensionnelle, chimique, mécanique et thermique. Cependant, il n'est pas facile de répondre à toutes ces exigences. Nous ne pouvons pas tout faire, et dans la plupart des cas, nous devons trouver l'équilibre parfait entre ces fonctionnalités.

3. Conditions de travail

Lorsque vous trouvez un IEM approprié pour votre application, vous devez également envisager des conditions de travail, y compris la température, la pression et les niveaux d'humidité. Les conditions de travail peuvent affecter non seulement les performances de l'IEM, mais aussi sa stabilité. Certains IEM ont les meilleures performances à des températures élevées, tandis que d'autres sont conçues pour des applications à basse température. Assurez-vous que l'IEM sélectionné prend en charge l'environnement d'utilisation de l'appareil.

4, le coût des matériaux membranaires

Supposons que nous ayons trouvé une membrane parfaitement optimisée avec à la fois de bonnes performances et de la stabilité. Un autre facteur à considérer est le coût. Habituellement, les exigences élevées de performance et de stabilité nécessitent des coûts élevés de matériaux. Par conséquent, l'équilibre des exigences de performance et des contraintes budgétaires est essentielle car le coût de l'IEM affecte le coût global des piles à combustible et des systèmes d'eau.

Le choix de la bonne membrane d'échange d'ions est le point clé de la conception de cellules d'hydrolyse efficaces et durables et de systèmes de piles à combustible. En considérant soigneusement les facteurs ci-dessus et en effectuant des tests appropriés, vous pouvez prendre des décisions éclairées en fonction des exigences de demande spécifiques. Veuillez nous contacter, nos ingénieurs d'applications et les cellules d'hydrolyse interne et les experts des piles à combustible vous aideront à sélectionner le meilleur produit pour votre application. Travaillons ensemble pour ouvrir la voie au développement de solutions énergétiques propres et durables.