1. Membranens roll
Membranielektrolytisk väteproduktionenheter har tre funktioner: de överför joner (såsom hydroxid eller vätejoner) i elektrolyten, förhindrar korsning eller penetration av väte och syre mellan elektroderna, och tillhandahåller isolering för att förhindra elektronöverföring mellan elektroderna (och förhindrar därmed konduktivitet).
För närvarande är det stort fokus på jonöverföring och gasbarriäregenskaper, men isolering förbises ofta. Konduktivitet i membran leder till hög strömtäthet och lågt motstånd, vilket resulterar i explosioner; sålunda utgör ledande membran en större fara än gasövergång.
2. Utveckling av membran
De historiska valen i membranmaterial inkluderar asbestmembran och polyfenylensulfidmembran.
3. Förhållandet mellan elektrolytiska cellolyckor och membran
Membrans ledningsförmåga som en viktig orsak till olyckor
Kvaliteten på membranen på hemmamarknaden varierar kraftigt. När det gäller ledningsförmåga uppvisar membran olika motstånd, med isoleringsmembran som standard för kvalificering. Vissa tillverkare sänker membranmotståndet för att förbättra konduktiviteten, vilket direkt orsakar elektrolytiska cellexplosioner. Elektronöverföring i membran kan manifestera sig på flera sätt:
Lågt membranmotstånd resulterar i attraktiva driftsparametrar och minimal energiförbrukning (under 4,0, till och med runt 3,7).
Trots tilltalande data ligger väteproduktionen betydligt under teoretiska värden, eftersom den mesta energin omvandlas till värme, vilket gör membranet till en värmealstrande komponent. Värmegenereringen från membran uppstår från två punkter:
Under framställningen av polyfenylensulfidmembran introduceras andra typer av fibrer som har låga dielektriska konstanter och vissa elektronöverföringsförmåga.
Modifiering av membran kan införa ämnen som underlättar elektronöverföring, såsom svavelatomer i polyfenylensulfid, eller föroreningar som metalljoner eller ytaktiva ämnen.
TunnMembranmed stora porer
Tunna membran med stora porer är känsliga för avsättning och penetration från lossnade elektrodmaterial, vilket leder till konduktivitet. Vissa tillverkare producerarmembranmed alltför stora luckor i fibrer eller garn, vilket resulterar i bredare porfördelning (5-20 mikron) och otillräcklig tjocklek. Metallpartiklar (som nickel) i elektrolyten samlas på och penetrerar membranet, vilket i slutändan gör att det blir ledande. För att förhindra ledningsförmåga från lossnade elektroder måste membranen ha:
Tillräcklig tjocklek för att förhindra infiltration av metallpartiklar.
Små porstorlekar, helst under 8-10 mikron, helst med flerskiktsstruktur.
Dålig motståndskraft mot temperatur, korrosion och mekaniska skador
Marknaden erbjuder en mängd olika membran, men för att förbättra tillverkningsprestanda blandas polyfenylensulfidfibrer ofta med andra strukturella fibrer (vilket resulterar i överdriven alkaliförlust och låg temperaturbeständighet). Minskad membranmotstånd och fibervridning kan också äventyra den mekaniska hållbarheten. Felaktiga metoder för att förbättra hydrofilicitet kan leda till problem. Observerbara membranegenskaper inkluderar:
Höga krympningsgrader.
Förhöjd alkaliförlust.
Minskad gastäthet efter yttre krafter.
Driftsmiljön inom elektrolytiska celler kan vara mer destruktiv än yttre förhållanden, vilket kräver membran som är motståndskraftiga mot spänning, böjning och kompression, samtidigt som prestanda bibehålls under vissa stressnivåer.
