1. Role membrán
Membrányvelektrolytická výroba vodíkuzařízení plní tři funkce: přenášejí ionty (jako jsou hydroxidové nebo vodíkové ionty) v elektrolytu, zabraňují křížení nebo pronikání vodíku a kyslíku mezi elektrody a poskytují izolaci, aby se zabránilo přenosu elektronů mezi elektrodami (a tím zabraňují vodivosti).
V současné době je kladen velký důraz na přenos iontů a vlastnosti plynové bariéry, ale izolace je často přehlížena. Vodivost v membránách vede k vysoké proudové hustotě a nízkému odporu, což má za následek výbuchy; vodivé membrány tedy představují větší nebezpečí než přechod plynu.
2. Vývoj membrán
Historické možnosti membránových materiálů zahrnují azbestové membrány a polyfenylensulfidové membrány.
3. Vztah mezi nehodami elektrolytických článků a membránami
Vodivost membrán jako hlavní příčina nehod
Kvalita membrán na domácím trhu se velmi liší. Pokud jde o vodivost, membrány vykazují různé odpory, přičemž izolační membrány jsou standardem pro kvalifikaci. Někteří výrobci snižují odpor membrány, aby zvýšili vodivost, což přímo způsobuje výbuchy elektrolytických článků. Přenos elektronů v membránách se může projevit několika způsoby:
Nízký odpor membrány má za následek atraktivní provozní parametry a minimální spotřebu energie (pod 4,0, dokonce kolem 3,7).
Navzdory lákavým údajům je produkce vodíku výrazně pod teoretickými hodnotami, protože většina energie se přeměňuje na teplo, což z membrány dělá teplo generující komponent. Generování tepla z membrán vzniká ze dvou bodů:
Při přípravě polyfenylensulfidových membrán se zavádějí další typy vláken, které mají nízké dielektrické konstanty a určité schopnosti přenosu elektronů.
Modifikace membrán může zavádět látky, které usnadňují přenos elektronů, jako jsou atomy síry v polyfenylensulfidu, nebo nečistoty jako kovové ionty nebo povrchově aktivní látky.
TenkýMembránys velkými póry
Tenké membrány s velkými póry jsou náchylné k usazování a pronikání z oddělených elektrodových materiálů, což vede k vodivosti. Někteří výrobci vyrábějímembránys nadměrně velkými mezerami ve vláknech nebo nitích, což má za následek širší distribuci pórů (5-20 mikronů) a nedostatečnou tloušťku. Kovové částice (jako nikl) v elektrolytu se hromadí na membráně a pronikají ji, což nakonec způsobí, že se stane vodivou. Aby se zabránilo vodivosti z oddělených elektrod, musí mít membrány:
Přiměřená tloušťka, aby se zabránilo infiltraci kovových částic.
Malé velikosti pórů, ideálně pod 8-10 mikronů, nejlépe s vícevrstvou strukturou.
Špatná odolnost vůči teplotě, korozi a mechanickému poškození
Trh nabízí různé membrány, ale pro zvýšení výrobní výkonnosti se polyfenylensulfidová vlákna často mísí s jinými strukturálními vlákny (což vede k nadměrné ztrátě alkálií a odolnosti vůči nízkým teplotám). Snížení odolnosti membrány a kroucení vláken může také ohrozit mechanickou odolnost. Nesprávné metody pro zvýšení hydrofilnosti mohou vést k problémům. Mezi pozorovatelné vlastnosti membrány patří:
Vysoká míra smrštění.
Zvýšená ztráta alkálií.
Snížená plynotěsnost po působení vnějších sil.
Provozní prostředí v elektrolytických článcích může být destruktivnější než vnější podmínky, což vyžaduje membrány, které jsou odolné vůči tahu, ohybu a stlačení, přičemž si stále zachovávají výkon při určitých úrovních namáhání.
