離子交換膜是一種含離子基團的、對溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。因為一般在應(yīng)用時主要是利用它的離子選擇透過性，所以也稱為離子選擇透過性膜。離子交換膜按功能及結(jié)構(gòu)的不同，可分為陽離子交換膜、陰離子交換膜、鑲嵌離子交換膜、聚電解質(zhì)復(fù)合物膜等類型。離子交換膜的構(gòu)造和離子交換樹脂相同，但為膜的形式。離子交換膜可裝配成電滲析器而用于苦咸水的淡化和鹽溶液的濃縮。電滲析裝置（見圖）的淡化程度可達一次蒸餾水純度。也可應(yīng)用于甘油、聚乙二醇的除鹽，分離各種離子與放射性元素、同位素，分級分離氨基酸等。此外，在有機和無機化合物的純化、原子能工業(yè)中放射性廢液的處理與核燃料的制備，以及燃料電池隔膜與離子選擇性電極中，也都采用離子交換膜。離子交換膜在膜技術(shù)領(lǐng)域中占有重要的地位，它對仿生膜研究也將起重要作用。燃料電池其原理是一種電化學(xué)裝置，其組成與一般電池相同。上海膜加濕器Fumatech膜系統(tǒng)工程
陰、陽離子交換膜層粘合成型法的基本過程是用粘合劑分別涂覆陰、陽離子交換膜的內(nèi)側(cè)，然后疊合，排除內(nèi)部的氣泡和液泡，經(jīng)干燥而得雙極膜。也可將制得的雙極膜通過加熱加壓進一步增強兩膜層間的粘合力。為了減小雙極膜的工作電壓，所用的粘合劑應(yīng)該是可滲透的粘合劑，如聚乙烯亞胺、環(huán)氧氛丙烷及雙酚丙烷系環(huán)氧化合物在甲醇中反應(yīng)所得粘稠物，或苯乙烯磺酸與二乙烯苯的部分共聚物等有機物以及Cr(NO3)3、三氯化釕、硅酸鈉、磷酸銦等無機電解質(zhì)溶液。粘合劑層的厚度應(yīng)以兩膜層有足夠粘合強度為宜，太厚將使雙極膜的電阻增大、工作電壓升高。上海膜加濕器Fumatech膜系統(tǒng)工程隨著燃料電池技術(shù)不斷成熟及西氣東輸工程提供了充足天然氣源,燃料電池的商業(yè)化應(yīng)用存在著廣闊的發(fā)展前景。
PAFC的電解質(zhì)為濃磷酸水溶液，而PEMFC電解質(zhì)為質(zhì)子導(dǎo)電性聚合物系的膜。電極均采用碳的多孔體，為了促進反應(yīng)，以Pt作為觸媒，燃料氣體中的CO將造成中毒，降低電極性能。為此，在PAFC和PEMFC應(yīng)用中必須限制燃料氣體中含有的CO量，特別是對于低溫工作的PEMFC更應(yīng)嚴(yán)格地加以限制。磷酸燃料電池的基本組成和反應(yīng)原理是：燃料氣體或城市煤氣添加水蒸氣后送到改質(zhì)器，把燃料轉(zhuǎn)化成H2、CO和水蒸氣的混合物，CO和水進一步在移位反應(yīng)器中經(jīng)觸媒劑轉(zhuǎn)化成H2和CO2。經(jīng)過如此處理后的燃料氣體進入燃料堆的負極(燃料極)，同時將氧輸送到燃料堆的正極(空氣極)進行化學(xué)反應(yīng)，借助觸媒劑的作用迅速產(chǎn)生電能和熱能。
氫氧燃料電池以氫氣作燃料為還原劑，氧氣作氧化劑，通過燃料的燃燒反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姵兀c原電池的工作原理相同。氫氧燃料電池工作時，向氫電極供應(yīng)氫氣，同時向氧電極供應(yīng)氧氣。氫、氧氣在電極上的催化劑作用下，通過電解質(zhì)生成水。這時在氫電極上有多余的電子而帶負電，在氧電極上由于缺少電子而帶正電。接通電路后，這一類似于燃燒的反應(yīng)過程就能連續(xù)進行。工作時向負極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（氧氣）。氫在負極上的催化劑的作用下分解成正離子H+和電子e-。氫離子進入電解液中，而電子則沿外部電路移向正極。用電的負載就接在外部電路中。在正極上，氧氣同電解液中的氫離子吸收抵達正極上的電子形成水。這正是水的電解反應(yīng)的逆過程。離子交換膜是具有離子交換性能的、由高分子材料制成的薄膜。
電化學(xué)是研究兩類導(dǎo)體形成的帶電界面現(xiàn)象及其上所發(fā)生的變化的科學(xué)。電和化學(xué)反應(yīng)相互作用可通過電池來完成，也可利用高壓靜電放電來實現(xiàn)（如氧通過無聲放電管轉(zhuǎn)變?yōu)槌粞酰?，二者統(tǒng)稱電化學(xué)，后者為電化學(xué)的一個分支，稱放電化學(xué)。由于放電化學(xué)有了專門的名稱，因而，電化學(xué)往往專門指“電池的科學(xué)”。電化學(xué)如今已形成了合成電化學(xué)、量子電化學(xué)、半導(dǎo)體電化學(xué)、有機導(dǎo)體電化學(xué)、光譜電化學(xué)、生物電化學(xué)等多個分支。電化學(xué)在化工、冶金、機械、電子、航空、航天、輕工、儀表、醫(yī)學(xué)、材料、能源、金屬腐蝕與防護、環(huán)境科學(xué)等科技領(lǐng)域獲得了寬泛的應(yīng)用。當(dāng)前世界上十分關(guān)注的研究課題,如能源、材料、環(huán)境保護、生命科學(xué)等等都與電化學(xué)以各種各樣的方式關(guān)聯(lián)在一起。電解質(zhì)隔膜的主要功能在分隔氧化劑與還原劑，并傳導(dǎo)離子，故電解質(zhì)隔膜越薄越好。江蘇電解水用Fumatech膜壽命
燃料電池用燃料和氧氣作為原料，同時沒有機械傳動部件，故排放出的有害氣體極少，使用壽命長。上海膜加濕器Fumatech膜系統(tǒng)工程
陰離子交換膜的本質(zhì)是一種堿性電解質(zhì)，對陰離子具有選擇透過性作用，因此還被稱為離子選擇透過性膜。一般以-NH3+、-NR2H+或者-PR3+等陽離子作為活性的交換基團，并且在陰極產(chǎn)生OH-作為載流子，經(jīng)過陰離子交換膜的選擇透過性作用移動到陽極。陰離子交換膜具有非常寬泛的應(yīng)用，它是分離裝置、提純裝置以及電化學(xué)組件中的重要組成部分，在氯堿工業(yè)、水處理工業(yè)、重金屬回收、濕法冶金以及電化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域都起到舉足輕重的作用。近年來，隨著新型化學(xué)電源的發(fā)展，陰離子交換膜作為電池隔膜在液流儲能電池、堿性陰離子交換膜燃料電池、新型超級電容器等方面的應(yīng)用也得到關(guān)注和研究。上海膜加濕器Fumatech膜系統(tǒng)工程
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