Membran / proton membran hazırlığı metodu paylaşımı!

Yanacaq hüceyrələrivə hamısıVanadium axın batareyalarıBərpa olunan enerji saxlama və elektrikli nəqliyyat vasitələri kimi müxtəlif sahələrdə geniş istifadə edilə bilən vacib enerji anbarı və dönüşüm texnologiyalarıdır. Membran Materiallar bu batareyaların performansında əsas rol oynayır, çünki elektrolitin hər iki ucunda elektron nüfuzun qarşısını alarkən yüksək ion keçiriciliyi və yaxşı mexaniki sabitliyə sahib olmalıdırlar.

Membran materialları təxminən aşağıdakı kateqoriyalara bölünə bilər:

1. Perfluorosulfon turşusu membranları (məsələn, Nafion): Bu materiallar ümumiyyətlə əla kimyəvi sabitlik və əla keçiricilik var, lakin daha bahalıdır.

2. Fluorrated membranlar (məsələn, sulfonated polietherethetone, speek): bunlar nisbətən aşağı xərclərlə daha ekoloji cəhətdən təmiz seçimdir, lakin performansdakı perfluorosulfon turşusu membranlarından bir qədər aşağı ola bilər.

3. Məsaməli membranlar (məsaməli polivinylidene fluoride, pvdf): elektrolit və ion mübadiləsinin axınını effektiv şəkildə dəstəkləyə biləcək xüsusi məsamələr quruluşu var.

4. Su müalicəsi membranları (əsasən poliolefin materialları)

Şəkil mənbəyi: Polimer Enerji Anbarı

Hər bir materialın hazırlıq üsulları və mexanizmləri fərqlidir, bu da laboratoriya hazırlığı və daha geniş miqyaslı istehsalda tətbiqlərinə təsir göstərir. Bu gün, diafraqmaların hazırlıq metodlarını bölüşəcəyik /Proton membranları.

Diafraqmların istehsal prosesləri əsasən aşağıdakılardır:

1. Simmetrik membran (homojen membran)

1.1 Sıx membran hazırlığı metodu

Həll Döküm metodu:

Bu üsul ümumiyyətlə laboratoriyalarda istifadə olunur. Xüsusilə, polimer müəyyən bir kütləvi bir fraksiya ilə bir polimer məhluluna konfiqurasiya edilir və istilikdən sonra qarışdırır və degassing, bir qəlibdə tökülür. Polimer həlli tədricən möhkəmləndikdə, bir proton membranı meydana gəlir. Kalıb şüşə plitələr, paslanmayan polad plitələr, mədəniyyət yeməkləri və s. Kimi polimer və həlledici seçimə görə seçilə bilər.

Məsələn, ümumi perfluorined seriyaların hazırlanmasındaProton mübadiləsi membranları, perfluorinasiya edilmiş sulfonis turşusu qatranı ümumiyyətlə yüksək qaynar nöqtə həlledicisində həll olunur (və ya su alkoqol sistemi istifadə olunur) və nisbətən vahid tökmə maye yüksək sürətli sentrifufuation və ya mikrodalğalı soba salınma degassing ilə əldə edilir. Dökmə maye, sonra düz bir şüşə boşqaba və ya paslanmayan polad boşqabda tökülür (əgər su alkoqol sistemi varsa, yavaş-yavaş aşağı temperaturda bişmiş və sonra yüksək temperaturda təmizlənməlidir). Sonra bu rəqəmin şəklində göstərildiyi kimi, müəyyən bir qalınlığı olan və tünd qırmızı bir kazıyıcı olan bir qalınlığı olan xüsusi bir örtüyə yayılmaq üçün istifadə edilə bilər. Buxarlayın və nəhayət vahid bir film meydana gəlir.

Film Forming metodu əriməsi (əriyən ekstruziya):

Polimer ərimə nöqtəsindən üstündür, əridilir və sonra müəyyən bir qəlib və ya ekstruder ölməklə bir film daxilində qurulur. Bu metodun üstünlükləri sadə avadanlıq və asan əməliyyatdır, ancaq filmin qalınlığı və vahidliyi idarə etmək asan deyil. Bundan əlavə, laboratoriya mərhələsində istifadə olunan polimerin miqdarı nisbətən böyükdür və bu üsul tez-tez mühəndis gücləndirilməsində istifadə olunur. Ümumiyyətlə, bu üsul, üzvi polimerlər bir tökmə həllini hazırlamaq üçün uyğun bir həllediciyə uyğun gəlmədikdə istifadə olunur.

1.2 Mikro mikbranın hazırlığı metodu (simmetrik membran)

Dartma metodu:

Polimer yarı kristal bir dövlətdə olduqda, içəridə kristal və amorf bölgələr var və iki bölgənin mexaniki xüsusiyyətləri fərqlidir. Polimer bir gərginlik qüvvəsinə məruz qaldıqda, amorf bölgəsi mikroporlar meydana gətirmək üçün yerli skriptin mikroporları meydana gətirməsi ilə nəticələnən və kristal bölgə, uzanan yarı kristal membran meydana gətirəcək mikropor bölgənin skeleti kimi qorunur.

Açar nöqtələr: 1. Yarım kristal polimerlərin əmələ gəlməsi uzanan metodun açarıdır; 2. Bir çox və uzanan sürət, hədəf mikropore ölçüsü və məsaməsizliyi kimi parametrlərin formalaşmasının açarıdır.

Adımlar təxminən polimer ərimə ekstruziyaya bölünür → Ekstruziya istiqaməti boyunca paralel mikrokristalların formalaşdırılması → İstilik müalicəsi → Soyuq uzanan məsamə hazırlanması → İstilik qəbulu. Bu üsul əsasən polietilen və politetrafluoroetilen kimi membran materialları üçün istifadə olunur.

Nüvə izi etching metodu: 

Polimer Film, şaquli istiqamətdə izotope parçalanma fraqmentləri və ya ağır hissəcik sürətləndiriciləri tərəfindən yayılmış və ya polimer molekulların uzun zəncirləri pozulduğu şaquli istiqamətdə bombalanır. Sınıqda qurulan yüksək aktiv kimyəvi reaksiya qabiliyyəti səbəbindən, çuxurlar yaratmaq üçün kimyəvi ayırma agentləri tərəfindən üstünlük verilə bilər. Membran məsamələrinin ölçüsü eroziya dərəcəsi ilə idarə olunur. Sintering metodu: Tozlu polimer və ya metal tozu bərabər qızdırın, temperaturu və təzyiqləri idarə edin, toz hissəcikləri arasında müəyyən məsamələr arasında müəyyən məsamələr var, ancaq toz hissəciklərinin səthini əridir, lakin tamamilə həll olunmur ki, məsaməli nazik təbəqə və ya boru quruluşu meydana gətirsinlər. Membran porelinin ölçüsü orijinal tozun və sinek temperaturunun hissəcik ölçüsü ilə idarə edilə bilər. Bu üsul əsasən metal toz kimi membran materialları üçün istifadə olunur.

Həll Fazası Ayrılma üsulu olaraq da bilinən dağılma üsulu:

Adətən müəyyən həlledici polimerləri və ya digər həll olunan bərk əlavələri membran polimerinə qarışdırmaq istəyir. Membran meydana gəldikdən sonra, membran gövdəsi bir su banyosuna və ya bir az zəif həlledicilərə, məsamələri meydana gətirmək üçün qarışıq maddələri sızdırdırmaq üçün yerləşdirilir. Ümumi "porogenlər" aşağıda göstərilən rəqəmdə göstərildiyi kimi, peg, spirtlər, esterlər və s. Daxildir.

2. Asimmetrik membranların hazırlanması

2.1 Faza inversiya metodu

Faza inversiya üsulu, polimerin həllindən möhkəm bir hala gətirildiyi və bir polimer konsentrat mərhələsinin formalaşmasına səbəb olan iki maye dövlətə (maye maye faza ayrılması adlanır), (maye maye faza ayrılması), (maye maye faza ayrılması deyilir). Konsentrasiya edilmiş mərhələ nəticədə membran gövdəsini təşkil edir və seyreltilmiş faza məsaməyə çevrilir. Bu üsul əsasən su müalicəsi sahəsində istifadə olunur.

Son illərdə, "Məsamə ölçüsü tarama" prinsipinin maye axın batareyalarının tətbiqi ilə, Dalian Kimya Fizika Fizika İnstitutunun Zhang Huamin və Li Xianfeng komandasının ən çox məsaməli membran və liversiya komandasının əksəriyyəti. Onun membran formalaşdırılması mexanizmi, müəyyən şərtlər altında (polimer həllindən və bir polimer məhlul və həlledici) tökmə mayeinin transformasiya prosesini əhatə edir və nəhayət spesifik quruluş və performansla bir polimer ayrılması membranını təşkil edir. Bu proses əsasən iki mərhələ daxildir: faza ayrılması prosesi və faza inversiya prosesi.

Faza ayrılması prosesi:

Dökmə maye gel hamamına batırıldıqda, həlledici və həlledici, maye membran / gel hamam interfeysi vasitəsilə bir-birinə bir-birinə bölünür. Bu mərhələdə, həlledici və həlledici olmayan arasındakı mübadilə müəyyən bir səviyyəyə çatdıqda, tökmə maye bir termodinamik olaraq qeyri-sabit bir sistem olur, buna görə faza ayrılması baş verir. Bu addım, membran məsamə quruluşunu təyin etmək üçün açardır. Tədqiqat əsasən termodinamik xüsusiyyətlərə və döküm maye sisteminin kütləvi transfer kinetiklərinə diqqət yetirir.

Faza çevrilmə prosesi:

Faza ayrıldıqdan sonra həlledici və həlledici sonrakı bir mübadilə, membran məsamələrinin, interfazon axınının və polimerlə zəngin fazanın qatılmasının bir membrana qatılığına başlanılır. Bu mərhələ əsas membranın struktur morfologiyasına böyük təsir göstərir. Tədqiqat, əsasən faza ayrılmasının transformasiyasından döküm maye faza çevrilməsinə qədər struktur nəzarətinə (gel kinetik prosesi) diqqət yetirir. Faza transformasiya metodu, ətraf mühitlə həlledici və həlledici olmayan kütləvi ötürülməsi üçün tökmə mayesindən istifadə edir. Orijinal sabit vəziyyəti həll edilmir və iki mərhələyə maye-maye bir faza çevrilməsini istehsal edir: nəticədə məsamələri meydana gətirən membran və polimer-yoxsul fazanı meydana gətirən polimer-zəngin mərhələ və nəhayət bir membran quruluşu meydana gətirir. Bu üsul işlətmək üçün sadədir və müxtəlif formaların membranlarını hazırlamaq üçün istifadə edilə bilər, buna görə ən çox istifadə olunan membran hazırlama prosesinə çevrildi. Faza transformasiya membranının xüsusiyyətləri, dəri təbəqəsinin və dəstək təbəqəsinin eyni materialdan hazırlanması və dəri təbəqəsi və dəstək təbəqəsi eyni vaxtda hazırlanmışdır.

Bundan əlavə, membrananın membran meydana çıxması, konsentrasiyası, viskozitesi, membran meydana gətirən maye, korpuslu hamamın quruluşu və temperaturu, selüloz membranlarının quruluşu və xüsusiyyətlərinin konsentrasiyası və temperaturu kimi təsiri də dərinlikdə də öyrənilmişdir. Bu şərtlər diffuziya nisbətinə təsir edərək membranın quruluşunu və performansını müəyyənləşdirir. Məsələn, polimer həlli yavaş-yavaş çökdükdə, süngərə bənzər bir quruluş (ro membran) əldə edilir və bir gel tez bir zamanda meydana gəldikdə, aşağıdakı rəqəmdə göstərildiyi kimi, barmaq kimi bir quruluş (UF membran) əldə edilir.

2.2 Terminal təsirli faza ayrılması metodu:

Polimer digər həlledicilərlə qarışdırılır və polimerin ərimə nöqtəsindən yuxarıda qızdırılır və digər həlledicilərdən ayrıdır. Daha sonra polimer möhkəm bir membran meydana gətirmək üçün soyudulur. Bu üsul yüksək vahidliyi olan nisbətən nazik bir membran istehsal edə bilər.

2.3 Kimyəvi çarpaz bir əlaqə metodu:

Polimer həlli çarpaz bir əlaqə agenti ilə qarışdırılır və çarpaz birləşdirən bir reaksiya, istilik və ya su ilə həll olunmayan çarpaz birləşdirilmiş polimer membran meydana gətirmək üçün bir katalizator tərəfindən həyata keçirilir. Bu üsulla əldə edilən membranın yaxşı performansa malikdir, lakin çarpaz bir əlaqənin tipi və konsentrasiyası membranın performansına böyük təsir göstərir. Yuxarıda göstərilənlər proton mübadiləsi membranları üçün bir neçə istehsal prosesidir. Fərqli proseslər fərqli polimerlər və istifadə üçün uyğundur. Əsl istehsalda, diafraqmanın xüsusi ehtiyaclara uyğun olaraq hazırlamaq üçün müvafiq proses seçilməlidir.

Axın batareyası, maye elektrolitlərin axını ilə elektrik enerjisini saxlayan təkrar doldurulan batareyadir. Ənənəvi bərk dövlət batareyalarından fərqli olaraq (litium-ion batareyaları kimi), axın batareyalarının enerji saxlama komponentləri (elektrolitlər) ayrılır və ümumiyyətlə şarj və boşalma zamanı batareya hüceyrələri vasitəsilə yayılan xarici konteynerlərdə saxlanılır. Axın batareyaları, maye elektrolitlərdə aktiv maddələrin mövcud olduğu bir batareya texnologiyasıdır. Elektrolit batareya yığını xaricindədir və kimyəvi enerjinin elektrik enerjisinə çevrilməsinə nail olmaq üçün bir dövriyyə nasosunun təbliği altında batareya yığını ilə axır. Dünyanın axın batareyaları üçün dörd əsas texniki marşrut var: bütün vanadium axın batareyaları, sink-brom batareyaları, dəmir xrom batareyaları və natrium polululfide-brom batareyaları. Bunların arasında mövcud sənaye zəncirinin inşası və bütün vanadium axın batareyalarının texniki müddəti nisbətən yüksəkdir. Bütün vanadium axını batareyanın sistemi bir enerji vahidi (batareya yığımı), bir enerji vahidi (elektrolit və elektrolit saxlama tankı), bir elektrolit çatdırılma qurğusu (boru kəmərləri, klapanlar, sensorlar və digər köməkçi komponentləri) və batareya idarəetmə sistemidən ibarətdir. Bunların arasında batareya yığını ion mübadiləsi membranlarından, elektrodlardan, bipolar plitələrindən, elektrod çərçivələri, möhürlər və digər materiallardan ibarətdir. Axın batareyası istehsal xətti (bipolyar plitələr, membran kəsmə, karbon hissi kəsmə, batareya yığma montajı) və s.