ఎలక్ట్రోలైజర్‌లోని పొర పదార్థం ఎంత ముఖ్యమైనది

ప్రస్తుతం తెలిసినదిఎలక్ట్రోలైజర్స్ వేర్వేరు సూత్రాలను కలిగి ఉంటుంది మరియు పేరు పెట్టడంఎలక్ట్రోలైజర్ రకం పొర పదార్థంతో దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటుంది.

దిపొర మెటీరియల్ అనేది ఎలక్ట్రోలైజర్ యొక్క ప్రతిచర్య విధానం, పని సామర్థ్యం, ​​స్థిరత్వం మరియు భద్రతను నిర్ణయించే ఒక ముఖ్య పదార్థం, మరియు ఎలక్ట్రోలైజర్ పరికరాలలో ఇది చాలా ముఖ్యమైన భాగాలలో ఒకటి. అయాన్/ప్రోటాన్ చానెల్స్ మరియు వివిక్త వాయువులను అందించడంలో పొర పదార్థం ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది. ఈ వ్యాసం ఆల్కలీన్ (ALK) ఎలక్ట్రోలైజర్‌లను తీసుకుంటుంది మరియుప్రోటాన్ మార్పిడి పొర(పెమ్)ఎలక్ట్రోలైజర్స్పని విధానం, ప్రధాన పనితీరు మరియు పొర పదార్థాల యొక్క మెరుగుదల దిశను విశ్లేషించడానికి ఉదాహరణలుగా, మరియు పరిశ్రమ సూచన కోసం పొర పదార్థాల యొక్క ప్రాముఖ్యతను విశ్లేషిస్తుంది.

1 ఆల్కలీన్ ఎలక్ట్రోలైజర్ (ALK)

- వర్కింగ్ మెకానిజం: హైడ్రాక్సిల్ అయాన్లు (OH-) పోరస్ పొరల గుండా వెళుతుంది

ఆల్కలీన్ ఎలక్ట్రోలైజర్‌లలో హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి యొక్క సూత్రం ఏమిటంటే, కాథోడ్ వద్ద, నీటి అణువులను హైడ్రోజన్ అయాన్లు మరియు హైడ్రాక్సైడ్ అయాన్లుగా కుళ్ళిపోతారు. హైడ్రాక్సిల్ అయాన్లు (OH-) పోరస్ పొర గుండా కాథోడ్ మరియు యానోడ్ మధ్య విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్య కింద యానోడ్ చేరుకోవడానికి మరియు నీటి అణువులు మరియు ఆక్సిజన్ అణువులను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఎలక్ట్రాన్లను కోల్పోతాయి; హైడ్రోజన్ అయాన్లు కాథోడ్ వద్ద ఎలక్ట్రాన్లను పొందటానికి, హైడ్రోజన్ అణువులను ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు హైడ్రోజన్ అణువులు మరియు హైడ్రోజన్ వాయువును ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉంటాయి;

మూర్తి: ఆల్కలీన్ ఎలక్ట్రోలైజర్ సూత్రం యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం

ప్రారంభ రోజుల్లో, ఆస్బెస్టాస్‌ను డయాఫ్రాగమ్ పదార్థంగా ఉపయోగించారు, కాని ఆల్కలీన్ ఎలక్ట్రోలైట్లలో ఆస్బెస్టాస్ యొక్క వాపు మరియు మానవ శరీరానికి ఆస్బెస్టాస్ యొక్క హాని క్రమంగా తొలగించబడింది. ప్రస్తుతం, పరిశ్రమలో విస్తృతంగా ఉపయోగించే డయాఫ్రాగమ్ పాలిఫెనిలీన్ సల్ఫైడ్ (పిపిఎస్) ఫాబ్రిక్ ఆధారంగా కొత్త మిశ్రమ డయాఫ్రాగమ్.

యొక్క డయాఫ్రాగమ్ఆల్కలీన్ ఎలక్ట్రోలైజర్ఆల్కలీన్ ఎలక్ట్రోలైజర్‌లో అయాన్ ప్రసరణ మరియు గ్యాస్ ఐసోలేషన్‌లో పాత్ర పోషిస్తుంది. దీని మందం, హైడ్రోఫిలిసిటీ, సచ్ఛిద్రత మరియు రంధ్రాల పరిమాణం విద్యుద్విశ్లేషణ పనితీరుకు (నిరోధకత, విద్యుత్ సాంద్రత, హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి యొక్క యూనిట్ విద్యుత్ వినియోగం మొదలైనవి) దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటాయి మరియు హైడ్రోజన్ యొక్క స్వచ్ఛతపై కూడా ముఖ్యమైన ప్రభావాన్ని చూపుతాయి.

Materation పదార్థ లక్షణాలు: అయాన్ వాహకత మరియు గాలి బిగుతు దాని ముఖ్య లక్షణాలు, ఇది ప్రతిఘటన, స్వచ్ఛత మరియు భద్రతను ప్రభావితం చేస్తుంది.

1) అయానిక్ వాహకత హైడ్రోఫిలిసిటీకి సంబంధించినది, ఇది విద్యుత్ సాంద్రత మరియు నిరోధకతను ప్రభావితం చేస్తుంది.

డయాఫ్రాగమ్ యొక్క విధుల్లో ఒకటి అయాన్ల యొక్క ఉచిత కదలికను అనుమతించడం. ప్రతిచర్య సంభవించే ఎలక్ట్రోలైజర్ యొక్క సర్క్యూట్లో, హైడ్రాక్సైడ్ అయాన్లు ద్రావణంలో ఉన్నాయి. అందువల్ల, డయాఫ్రాగమ్ మరియు ద్రావణం యొక్క హైడ్రోఫిలిసిటీ/హైడ్రోఫోబిసిటీ నేరుగా అయాన్ వాహకతను ప్రభావితం చేస్తుంది, అనగా ప్రతిఘటన.

సిద్ధాంతంలో, హైడ్రోఫిలిసిటీ, మెరుగైన వాహకత, అంతర్గత నిరోధకత తక్కువగా ఉంటుంది మరియు యూనిట్ హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తికి విద్యుత్ వినియోగం తక్కువ; అదే సమయంలో, మెరుగైన హైడ్రోఫిలిసిటీ హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్‌ను వేరుచేసేటప్పుడు అయాన్లు దాటిపోయేలా చూడవచ్చు. ప్రస్తుతం, చాలా పరిశోధనలు డయాఫ్రాగమ్ యొక్క హైడ్రోఫిలిసిటీని ఎలా మెరుగుపరచాలనే దానిపై కూడా దృష్టి సారించాయి.

2) డయాఫ్రాగమ్ హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్‌ను వేరు చేస్తుంది, మరియు గాలి బిగుతు స్వచ్ఛతను ప్రభావితం చేస్తుంది.

డయాఫ్రాగమ్ యొక్క మరొక ముఖ్య పని ఎలక్ట్రోకాటలిటిక్ ప్రక్రియలో ఉత్పత్తి చేయబడిన హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్‌ను వేరుచేయడం. డయాఫ్రాగమ్ కాథోడ్ గదిని యానోడ్ చాంబర్ నుండి వేరు చేస్తుంది మరియు హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్ విభజనను సాధించడానికి ఎలక్ట్రోలైజర్ నుండి ఆయా ప్రవాహ మార్గాల ద్వారా ప్రవహిస్తుంది. ఆపరేషన్ సమయంలో కాథోడ్ మరియు యానోడ్ మధ్య ఒత్తిడి వ్యత్యాసం హెచ్చుతగ్గుల కారణంగా, డయాఫ్రాగమ్ యొక్క గాలి బిగుతు మరియు స్థిరత్వం అవుట్‌లెట్ యొక్క స్వచ్ఛతను ప్రభావితం చేస్తాయి మరియు ఎలక్ట్రోలైజర్ యొక్క సురక్షితమైన ఆపరేషన్ను నిర్ధారించడానికి ఇది కూడా కీలకం.

Pecicic భౌతిక మెరుగుదల: మిశ్రమ పొర సచ్ఛిద్రత మరియు మందాన్ని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా డయాఫ్రాగమ్ యొక్క సంబంధిత పనితీరును మెరుగుపరుస్తుంది.

పొర పదార్థ పనితీరు మెరుగుదల కోసం, ఒక వైపు, వివిధ సంస్థల పరిశోధన పదార్థం యొక్క పనితీరును మెరుగుపరుస్తూనే ఉంది; మరోవైపు, సంబంధిత పనితీరును మెరుగుపరచడానికి పిపిఎస్ ఫాబ్రిక్ యొక్క ఉపరితలంపై ఫంక్షనల్ పూత వర్తించబడుతుంది, ఇది "శాండ్‌విచ్" మిశ్రమ డయాఫ్రాగమ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.

మిశ్రమ డయాఫ్రాగమ్ ప్రధానంగా దాని ఉపరితలంపై పాలిమర్ మరియు జిర్కోనియం ఆక్సైడ్ మిశ్రమంతో పూత పూయబడుతుంది. దాని కూర్పు మరియు నిష్పత్తి మరియు పూత ప్రక్రియ యొక్క ఎంపిక డయాఫ్రాగమ్ యొక్క పనితీరును ప్రభావితం చేయడానికి కీలకం.

వాటిలో, సచ్ఛిద్రత, రంధ్రాల పరిమాణం మరియు మందం మిశ్రమ పొర ప్రక్రియ యొక్క మూల్యాంకనం కోసం కొన్ని సూచికలు.

మూర్తి: పిపిఎస్ మిశ్రమ పదార్థం

1) రంధ్రాల పరిమాణం మరియు సచ్ఛిద్రత మధ్య సమతుల్యత ప్రతిఘటన మరియు గాలి చొరబడనితను ప్రభావితం చేస్తుంది.

ఎలక్ట్రోలైట్‌లో అయాన్లు మరియు కాటయాన్‌ల ప్రసారం కోసం ఒక ఛానెల్‌ను అందించడం, విద్యుద్విశ్లేషణ ప్రక్రియ యొక్క అంతర్గత నిరోధకతను తగ్గించడం, కానీ హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్‌ను వేరుచేయడం రంధ్రం యొక్క పనితీరు. రంధ్రాల పరిమాణం చాలా పెద్దదిగా ఉంటే, డయాఫ్రాగమ్ యొక్క గాలి చొరబడటం ప్రభావితమవుతుంది మరియు అది చాలా చిన్నది అయితే, అయాన్ల ప్రసారం అడ్డుపడుతుంది. సచ్ఛిద్రతకు కూడా ఇది వర్తిస్తుంది. అందువల్ల, రంధ్రాల సమర్థవంతమైన రూపకల్పన మరియు నియంత్రణ చాలా ముఖ్యమైనవి. డయాఫ్రాగమ్ యొక్క రంధ్రాల పరిమాణం మరియు సచ్ఛిద్రత ఒకే సమయంలో డయాఫ్రాగమ్ యొక్క అధిక గాలి చొరబడని మరియు తక్కువ అంతర్గత నిరోధకతను నిర్ధారించడానికి సరైన విలువను చేరుకోవాలి. అందువల్ల, రంధ్రాల నిర్మాణం యొక్క ఆప్టిమైజేషన్ కూడా డయాఫ్రాగమ్ పరిశోధన యొక్క దృష్టి.

మూర్తి: వేర్వేరు మిశ్రమ పదార్థాల సెమ్ రంధ్రాలు

2) డయాఫ్రాగమ్ యొక్క మందం తక్కువ అంతర్గత నిరోధకత మరియు బలమైన మద్దతు మధ్య సమతుల్యతను కూడా తీర్చాలి.

మిశ్రమ డయాఫ్రాగమ్‌ల కోసం, మందం కూడా ఒక ముఖ్యమైన పరామితి. మందం డయాఫ్రాగమ్ యొక్క శారీరక బలం మరియు ఎలక్ట్రోలైటిక్ సెల్ యొక్క అంతర్గత నిరోధకతను ప్రభావితం చేస్తుంది. మందం మందం, మద్దతు బలంగా ఉంటుంది, కానీ ఎలక్ట్రోలైటిక్ సెల్ యొక్క అంతర్గత నిరోధకత ఎక్కువ. ప్రస్తుతం మార్కెట్లో ఉన్న డయాఫ్రాగమ్ యొక్క మందం సాధారణంగా 500μm ~ 600μm.

2 ప్రోటాన్ మార్పిడి పొర విద్యుదయమును తీసివేయుట

- వర్కింగ్ మెకానిజం: హైడ్రోజన్ ప్రోటాన్లు గుండా వెళతాయిప్రోటాన్ మార్పిడి పొర

దిదంతముల పొరసాలిడ్ పాలిమర్ ఎలక్ట్రోలైట్ ఎలక్ట్రోలైజర్ (SPE) నుండి ఉద్భవించింది. డుపోంట్ కనుగొన్న పెర్ఫ్లోరోసల్ఫోనిక్ ఆమ్ల పొర యొక్క ఆవిష్కరణ మరియు పురోగతి కారణంగా, దీనికి పొర పదార్థం పేరు పెట్టబడింది మరియు ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ మెమ్బ్రేన్ ఎలక్ట్రోలైజర్ అని పిలుస్తారు. ఈ రోజు వరకు, వాటిలో ఎక్కువ భాగం డుపోంట్ యొక్క పెర్ఫ్లోరోసల్ఫోనిక్ యాసిడ్ మెమ్బ్రేన్ టెక్నాలజీలో ఇప్పటికీ ఉపయోగించబడతాయి మరియు మెరుగుపరచబడ్డాయి.

ఆల్కలీన్ ఎలక్ట్రోలైజర్ల సూత్రం వలె కాకుండా, PEM ఎలక్ట్రోలైజర్లు డయాఫ్రాగమ్ గుండా వెళ్ళడానికి హైడ్రాక్సైడ్ అయాన్లను ఉపయోగించవు, కాని హైడ్రోజన్ ప్రోటాన్లు (H+) ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ పొర గుండా వెళ్ళడానికి. అంటే, హైడ్రోజన్ ప్రోటాన్లు (H+), ఎలక్ట్రాన్లు (E-) మరియు ఆక్సిజన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద జలవిశ్లేషణ ప్రతిచర్య సంభవిస్తుంది. ప్రోటాన్లు PEM పొర గుండా వెళుతుంది మరియు ఎలక్ట్రాన్లతో కలిపి హైడ్రోజన్ అణువులుగా మారుతుంది, మరియు హైడ్రోజన్ అణువులు ఒకదానితో ఒకటి కలిపి హైడ్రోజన్ అణువులను ఏర్పరుస్తాయి.

మూర్తి: PEM ఎలక్ట్రోలైజర్ యొక్క సూత్రం (సాహిత్యం నుండి మూర్తి) - మెటీరియల్ లక్షణాలు: ప్రోటాన్ వాహకత మరియు గాలి చొరబడనివి కీలకమైన లక్షణాలు

1) PEM యొక్క ప్రోటాన్ వాహకత నీటి కంటెంట్‌కు సంబంధించినది, ఇది నిరోధకత మరియు విద్యుత్ సాంద్రతను ప్రభావితం చేస్తుంది.

ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ పొర పెర్ఫ్లోరోసల్ఫోనిక్ ఆమ్లం (పిఎస్ఎ) అయాన్ పాలిమర్‌తో కూడి ఉంటుంది, ఇది తప్పనిసరిగా టెట్రాఫ్లోరోథైలీన్ (టిఎఫ్‌ఇ) యొక్క కోపాలిమర్ మరియు వేర్వేరు పెర్ఫ్లోరోసల్ఫోనిక్ యాసిడ్ మోనోమర్‌లు. ప్రోటాన్లను అయాన్ పాలిమర్లు నిర్వహిస్తారు, అవి సల్ఫోనిక్ ఆమ్ల సమూహాలు. సల్ఫోనిక్ ఆమ్ల సమూహాలు హైడ్రోఫిలిక్ సమూహాలు మరియు వాటి దగ్గర హైడ్రోఫిలిక్ ప్రాంతాలను ఏర్పరుస్తాయి. తగినంత నీటి కంటెంట్ ఉన్న ప్రాంతాల్లో ప్రోటాన్లు స్వేచ్ఛగా కదిలే అవకాశం ఉంది, మొత్తం ఎలక్ట్రోలైజర్ కోసం తక్కువ నిరోధకత మరియు అధిక విద్యుత్ సాంద్రతను సాధించడం సులభం చేస్తుంది మరియు హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి యొక్క యూనిట్‌కు విద్యుత్ వినియోగం కూడా తక్కువగా ఉంటుంది.

2) PEM శక్తి మార్పులకు త్వరగా స్పందించగలదు, కాబట్టి ఇది గాలి చొరబడటానికి అధిక అవసరాలను కలిగి ఉంటుంది.

ప్రోటాన్ మార్పిడి పొర యొక్క ప్రోటాన్ ప్రసరణ సామర్థ్యం ఆల్కలీన్ ఎలక్ట్రోలైజర్ అయాన్ ప్రసరణ సామర్థ్యం కంటే మెరుగ్గా ఉంటుంది మరియు ఇన్పుట్ శక్తిలో మార్పులకు త్వరగా స్పందించగలదు. శక్తి తక్కువగా ఉన్నప్పుడు, ఆక్సిజన్ మరియు హైడ్రోజన్ యొక్క గ్యాస్ ఉత్పత్తి కూడా తగ్గుతుంది. గాలి బిగుతు మంచిది కాకపోతే, ఆక్సిజన్ మరియు హైడ్రోజన్లలో మలినాల సాంద్రత పెరుగుతుంది, దీనివల్ల ప్రమాదం ఏర్పడుతుంది.

Fic భౌతిక మరియు దాని మెరుగుదల: PEM పొర యొక్క మందం సర్దుబాటు మరియు ఉత్ప్రేరకం మరియు గ్యాస్ డిఫ్యూజన్ పొర కలయిక దాని పనితీరు ప్రయోజనాన్ని పెంచుతుంది.

1) మందం వాహకత మరియు స్థిరత్వం మధ్య సమతుల్యతను కనుగొనడం అవసరం.

ప్రస్తుతం, ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ పొర యొక్క మందం సాధారణంగా 100 ~ 175μm మధ్య ఉంటుంది. ప్రోటాన్ మార్పిడి పొర యొక్క మందం నేరుగా ప్రోటాన్ వాహకతను ప్రభావితం చేస్తుంది. సన్నగా మందం, పొర అంతటా ప్రోటాన్ యొక్క చిన్న నిరోధకత. కానీ అదే సమయంలో, చాలా సన్నని పొర పేలవమైన యాంటీ-యాంటీ-యాంటీ ఫోర్స్, యాంత్రిక స్థిరత్వం మరియు గాలి బిగుతు కలిగి ఉంది. ప్రస్తుతం, PEM పొర యొక్క మందం కూడా ఒక ముఖ్యమైన పరిశోధన దిశ.

2) ఉత్ప్రేరక పొర యొక్క పోరస్ నిర్మాణం మరియు గ్యాస్ వ్యాప్తి పొర యొక్క సహాయక నిర్మాణం పొర యొక్క పనితీరును ప్రభావితం చేస్తాయి. ఉత్ప్రేరకం ద్వారా ఏర్పడిన ఉత్ప్రేరక పొర PEM ఎలక్ట్రోలైజర్ యొక్క పొర ఎలక్ట్రోడ్‌లో ప్రతిచర్య సంభవించే నిజమైన ప్రదేశం. ఉత్ప్రేరక కణాల ఉపరితలం ప్రోటాన్లను బదిలీ చేయడానికి ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ పొరతో దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉండాలి. ఉత్ప్రేరక పొర యొక్క మెత్తటి పోరస్ నిర్మాణం ప్రోటాన్ ప్రసరణ సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుంది. గ్యాస్ వ్యాప్తి పొర ప్రతిచర్యలో నేరుగా పాల్గొననప్పటికీ, ఇది నీరు, గ్యాస్, వేడి మొదలైన వాటికి ఛానెల్‌లను అందిస్తుంది మరియు రక్షణాత్మక పాత్రను పోషిస్తుంది. ఉత్ప్రేరక పొరను మరియు ప్రోటాన్ పొరను దెబ్బతీసేందుకు ఇది ఒక నిర్దిష్ట వశ్యతను కలిగి ఉండాలి మరియు అదే సమయంలో సన్నగా ఉండే ప్రోటాన్ పొరకు మద్దతు ఇవ్వడానికి ఇది ఒక నిర్దిష్ట దృ g త్వాన్ని కలిగి ఉండాలి.

మూర్తి: పెమ్ ఎలక్ట్రోలైజర్ యొక్క మెమ్బ్రేన్ ఎలక్ట్రోడ్ నిర్మాణం యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం (సాహిత్యం నుండి మూర్తి)

ముగింపు

సాపేక్షంగా పరిపక్వమైన ఆల్కలీన్ ఎలక్ట్రోలైజర్ టెక్నాలజీ లేదా ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ మెమ్బ్రేన్ ఎలక్ట్రోలైజర్ టెక్నాలజీ యొక్క కోణం నుండి నిరంతరం పురోగతి సాధించడం నుండి, పొర పదార్థాలు చాలా ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి మరియు చాలా ముఖ్యమైన విధులు అయాన్లు/ప్రోటాన్లను బదిలీ చేయడం మరియు వాయువులను వేరుచేయడం.

పొర పనితీరు యొక్క మెరుగుదల కోసం, ప్రతిఘటనను తగ్గించడానికి అయాన్/ప్రోటాన్ వాహకతను మెరుగుపరచడం చుట్టూ పరిశోధనలు జరుగుతాయి, అదే సమయంలో గాలి బిగుతు మరియు స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారిస్తాయి. ప్రత్యేకంగా, ఒక వైపు, హైడ్రోఫిలిసిటీ (నీటి శోషణ), వాహకత, గాలి బిగుతు, రసాయన స్థిరత్వం మొదలైన వాటితో సహా పదార్థం యొక్క లక్షణాల చుట్టూ పరిశోధన చేయబడుతుంది; మరోవైపు, మా స్వంత పనితీరును సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా లేదా ఇతర పదార్థాలతో సహకరించడం ద్వారా పొర మందం, సచ్ఛిద్రత, యాంత్రిక మద్దతు మొదలైన వాటి పరంగా మేము సమతుల్యతను కనుగొంటాము.