ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ మెమ్బ్రేన్ (పిఇఎమ్) ఉత్పత్తి ప్రక్రియ

ప్రోటాన్ మార్పిడి పొరఇంధన కణాలు (PEMFC) వాటర్ ఎలక్ట్రోలైజర్ యొక్క "రివర్స్" పరికరం అని చెప్పవచ్చు. నీటి విద్యుద్విశ్లేషణ హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి నీటిని ఎలక్ట్రోలైజ్ చేయడానికి బాహ్య విద్యుత్ వనరును ఉపయోగిస్తుంది; ఇంధన కణాలు హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్ నీటిని ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు అదే సమయంలో విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి ఎలెక్ట్రోకెమిక్‌గా స్పందిస్తాయి. PEMFC లో హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ మరియు ఆక్సిజన్ ఎలక్ట్రోడ్ అనే రెండు స్తంభాలు ఉన్నాయిప్రోటాన్ మార్పిడి పొరఎలక్ట్రోలైట్‌గా పనిచేస్తుంది.

పిక్చర్ ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ మెమ్బ్రేన్ మూలం: గోరే

కాబట్టి,ప్రోటాన్ మార్పిడి పొర (పెమ్)ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ మెమ్బ్రేన్ మెమ్బ్రేన్ ఇంధన సెల్ (PEMFC) యొక్క ప్రధాన ప్రాథమిక పదార్థాలలో ఇది ఒకటి, మరియు దాని పనితీరు బ్యాటరీ యొక్క పనితీరు మరియు సేవా జీవితాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. హైడ్రోజన్ ఇంధన సెల్ యొక్క సమర్థవంతమైన మరియు స్థిరమైన ఆపరేషన్ సాధించడానికి, ప్రోటాన్ మార్పిడి పొర అధిక ప్రోటాన్ వాహకత, మంచి ఉష్ణ మరియు రసాయన స్థిరత్వం, అధిక యాంత్రిక బలం మరియు మన్నిక కలిగి ఉండటానికి అవసరం.

ప్రోటాన్ మార్పిడి పొర ఎలా పనిచేస్తుందో చిత్రించండి

యొక్క ఉత్పత్తి ప్రక్రియప్రోటాన్ మార్పిడి పొరపొర యొక్క పనితీరును నేరుగా ప్రభావితం చేస్తుంది. ప్రస్తుతం, రెండు ప్రధాన ఉత్పత్తి ప్రక్రియలు ఉన్నాయి: ద్రవీభవన ప్రక్రియ మరియు పరిష్కార ప్రక్రియ.

మొదట, కరిగే పొర ఏర్పడే పద్ధతి

కరిగే పొర ఏర్పడే పద్ధతి, దీనిని మెల్ట్ ఎక్స్‌ట్రాషన్ మెథడ్ అని కూడా పిలుస్తారు, ఇది PFSA ను సిద్ధం చేయడానికి ఉపయోగించే మొదటి పద్ధతిప్రోటాన్ మార్పిడి పొర. తుది ఉత్పత్తిని పొందడానికి పరివర్తన చికిత్స తర్వాత, ఎక్స్‌ట్రాషన్ కాస్టింగ్ లేదా పొరలోకి వెళ్లడం ద్వారా రెసిన్ కరగడం తయారీ ప్రక్రియ. కరిగే వెలికితీత ప్రక్రియ మొట్టమొదట డుపోంట్ చేత వాణిజ్యపరంగా ఉత్పత్తి చేయబడింది, మరియు సోల్వే యొక్క అక్వివియన్ ఫ్యామిలీ ఆఫ్ ప్రొడక్ట్స్ షార్ట్ సైడ్ చైన్ పెర్ఫ్లోరోసల్ఫోనిక్ ఆమ్లం (పిఎఫ్‌ఎస్‌ఎ) ను ముడి పదార్థంగా ఉపయోగించి ఇలాంటి ప్రక్రియను ఉపయోగిస్తుంది.

ఈ పద్ధతి ద్వారా తయారు చేయబడిన పొర ఏకరీతి మందం, మంచి పనితీరు మరియు అధిక ఉత్పత్తి సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది మందపాటి పొర యొక్క భారీ ఉత్పత్తికి అనుకూలంగా ఉంటుంది మరియు ఉత్పత్తి ప్రక్రియ ద్రావకాన్ని ఉపయోగించాల్సిన అవసరం లేదు మరియు పర్యావరణ అనుకూలమైనది.

ప్రతికూలత ఏమిటంటే, ఒక వైపు, ప్రక్రియ యొక్క లక్షణాల కారణంగా, పొరలను ఉత్పత్తి చేయడానికి కరిగే వెలికితీత పద్ధతిని ఉపయోగించలేము మరియు PFSA ప్రోటాన్ పొర ఖర్చు యొక్క సమస్యను సమర్థవంతంగా పరిష్కరించలేము; మరోవైపు, ఎక్స్‌ట్రాషన్ మోల్డింగ్ ద్వారా తయారైన పొర తుది ఉత్పత్తిని పొందడానికి జలవిశ్లేషణ పరివర్తన చేయించుకోవాలి మరియు ఈ ప్రక్రియలో మృదువైన పొరను నిర్వహించడం కష్టం. పై సమస్యల దృష్ట్యా ప్రాథమికంగా పరిష్కరించబడదు, ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ పొర రంగంలో ద్రవీభవన పద్ధతి యొక్క పరిశోధన మరియు అనువర్తనం క్షీణిస్తున్న ధోరణిని చూపుతుంది.

రెండవది, పరిష్కార పొర ఏర్పడే పద్ధతి

పరిష్కార పొర ఏర్పడే పద్ధతి శాస్త్రీయ పరిశోధన మరియు వాణిజ్య ఉత్పత్తులలో ఉపయోగించే ప్రధాన స్రవంతి పద్ధతి. ఇది సుమారుగా ఈ క్రింది విధంగా తయారు చేయబడింది: పాలిమర్ మరియు మాడిఫైయర్ కాస్టింగ్ లేదా కాస్టింగ్ తర్వాత ద్రావకంలో కరిగిపోతాయి మరియు చివరకు ఒక పొరను ఏర్పరచటానికి ద్రావకాన్ని తొలగించడానికి ఎండబెట్టిన తరువాత. సొల్యూషన్ మెమ్బ్రేన్ ఫార్మింగ్ పద్ధతి చాలా రెసిన్ వ్యవస్థలకు అనుకూలంగా ఉంటుంది, హైబ్రిడ్ సవరణ మరియు మైక్రోస్ట్రక్చర్ డిజైన్‌ను సాధించడం సులభం, మరియు అల్ట్రా-సన్నని పొరలను సిద్ధం చేయడానికి కూడా ఉపయోగించవచ్చు, కాబట్టి ఇది చాలా దృష్టిని ఆకర్షించింది.

పరిష్కార పొర ఏర్పడే పద్ధతిని తరువాతి ప్రక్రియ యొక్క వ్యత్యాసం ప్రకారం సొల్యూషన్ కాస్టింగ్ పద్ధతి, సొల్యూషన్ కాస్టింగ్ పద్ధతి మరియు సోల్-జెల్ పద్ధతిగా మరింత ఉపవిభజన చేయవచ్చు.

1. సొల్యూషన్ కాస్టింగ్ పద్ధతి

సొల్యూషన్ కాస్టింగ్ పద్ధతి ఏమిటంటే పాలిమర్ ద్రావణాన్ని నేరుగా ఫ్లాట్ అచ్చులో వేయడం, మరియు ద్రావకం అస్థిరతను ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద పొరను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ పద్ధతి సరళమైనది మరియు ఉపయోగించడానికి సులభం, మరియు ఇది ప్రధానంగా ప్రయోగశాల ప్రాథమిక పరిశోధన మరియు వాణిజ్య పూర్వపు సూత్రీకరణ మరియు ప్రాసెస్ ఆప్టిమైజేషన్ కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.

2. పరిష్కార వ్యాప్తి పద్ధతి

సొల్యూషన్ కాస్టింగ్ పద్ధతి అనేది సొల్యూషన్ కాస్టింగ్ పద్ధతి యొక్క పొడిగింపు, ఇది పెద్ద ఎత్తున నిరంతర ఉత్పత్తికి ఉపయోగించబడుతుంది, కాబట్టి ప్రస్తుత వాణిజ్య ఉత్పత్తులు (ప్రధానంగా PFSA ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ పొరలు) ఎక్కువగా పరిష్కార కాస్టింగ్ పద్ధతిని ఉపయోగిస్తాయి.

సొల్యూషన్ కాస్టింగ్ పద్ధతి రోల్-టు-రోల్ ప్రక్రియ ద్వారా నిరంతర ఉత్పత్తిని సాధించగలదు, ప్రధానంగా రెసిన్ కరిగే పరివర్తన, పరిష్కార కాస్టింగ్, పొడి పొర నిర్మాణం మరియు ఇతర ప్రక్రియలతో సహా, కరిగే వెలికితీత పద్ధతిలో పోలిస్తే, దాని ప్రక్రియ పొడవుగా, మరింత క్లిష్టంగా ఉంటుంది, ద్రావకం తిరిగి పొందాల్సిన అవసరం ఉంది, కానీ ప్రయోజనం ఏమిటంటే ఉత్పత్తి పనితీరు మెరుగ్గా ఉంటుంది మరియు పొర మందం సన్నగా ఉంటుంది.

ప్రధాన ఉత్పత్తి సంస్థలు: యునైటెడ్ స్టేట్స్ గోరే గోరే-సెలెక్ట్ సిరీస్ మెమ్బ్రేన్, డుపోంట్ రెండవ/మూడవ తరం నాఫియాన్ మెమ్బ్రేన్, అసహి కాసే అక్ఫ్లెక్స్ పొర, అసహి గ్లాస్ ఫ్లెమియన్ మెమ్బ్రేన్, డాంగ్యూ గ్రూప్, మొదలైనవి.

3. సోల్-జెల్ పద్ధతి

సేంద్రీయ-వర్బన మిశ్రమ పొరలను సిద్ధం చేయడానికి సోల్-జెల్ పద్ధతి సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది. పాలిమర్ మాతృకలో అకర్బన ఫిల్లర్ల యొక్క ఏకరీతి చెదరగొట్టడానికి సోల్-జెల్ ప్రక్రియ ఉపయోగించబడుతుంది.

సరళమైన తయారీ ప్రక్రియ ఈ క్రింది విధంగా ఉంటుంది: ముందే తయారుచేసిన పాలిమర్ సజాతీయ పొర ఉబ్బిపోయి, ఆల్కోల్స్ (SI, TI, ZR, మొదలైనవి) తో కరిగిన ఒక చిన్న అణువు ద్రావకంలో నానబెట్టింది, మరియు అకర్బన ఆక్సైడ్ కంపోజిట్ పొరను పొందటానికి సోల్-జెల్ ప్రక్రియ ద్వారా పొరలోకి డోప్ చేయబడుతుంది. ఈ విధంగా తయారైన సేంద్రీయ-అంటువ్యాధి మిశ్రమ పొర యొక్క పనితీరు సాధారణంగా ప్రత్యక్ష ద్రావణ బ్లెండింగ్ పొర కంటే మెరుగ్గా ఉంటుంది, మరియు ఈ పొరతో తయారు చేసిన హైడ్రోజన్ ఇంధన కణాలు ఇప్పటికీ 130 ℃ అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద స్థిరమైన ఆపరేషన్‌ను నిర్వహించగలవు, అయితే ఇది పొర యొక్క పెద్ద-స్థాయి నిరంతర ఉత్పత్తిని సాధించదు.