1. Membranların Rolü
Membranlariçindeelektrolitik hidrojen üretimicihazlar üç fonksiyona hizmet eder: elektrolitteki iyonları (hidroksit veya hidrojen iyonları gibi) iletirler, hidrojen ve oksijenin elektrotlar arasında geçişini veya nüfuzunu önlerler ve elektrotlar arasında elektron transferini önlemek için yalıtım sağlarlar (böylece iletkenliği önlerler).
Şu anda iyon iletimi ve gaz bariyeri özelliklerine önemli ölçüde odaklanılıyor ancak yalıtım genellikle göz ardı ediliyor. Membranlardaki iletkenlik, yüksek akım yoğunluğuna ve düşük dirence yol açarak patlamalara neden olur; bu nedenle iletken membranlar gaz geçişinden daha büyük tehlike oluşturur.
2. Membranların Geliştirilmesi
Membran malzemelerindeki tarihsel seçimler arasında asbest membranlar ve polifenilen sülfür membranlar yer alır.
3. Elektrolitik Hücre Kazaları ve Membranlar Arasındaki İlişki
Kazaların Başlıca Nedeni Olarak Membranların İletkenliği
İç pazardaki membranların kalitesi büyük farklılıklar göstermektedir. İletkenlik açısından membranlar farklı dirençler sergiler; yalıtım membranları yeterlilik için standarttır. Bazı üreticiler iletkenliği artırmak için membran direncini düşürür, bu da doğrudan elektrolitik hücre patlamalarına neden olur. Membranlarda elektron transferi çeşitli şekillerde ortaya çıkabilir:
Düşük membran direnci, çekici operasyonel parametrelere ve minimum enerji tüketimine (4,0'ın altında, hatta 3,7 civarında) neden olur.
İlgi çekici verilere rağmen, enerjinin çoğu ısıya dönüştüğü ve membranı ısı üreten bir bileşen haline getirdiği için hidrojen üretimi teorik değerlerin önemli ölçüde altındadır. Membranlardan ısı üretimi iki noktadan kaynaklanır:
Polifenilen sülfit membranların hazırlanması sırasında, düşük dielektrik sabitlerine ve belirli elektron transfer yeteneklerine sahip diğer fiber türleri eklenir.
Membranların modifikasyonu, polifenilen sülfürdeki kükürt atomları gibi elektron transferini kolaylaştıran maddeleri veya metal iyonları veya yüzey aktif maddeler gibi yabancı maddeleri dahil edebilir.
İnceMembranlarBüyük Gözenekli
Büyük gözeneklere sahip ince membranlar, ayrılmış elektrot malzemelerinin birikmesine ve nüfuz etmesine karşı hassastır ve bu da iletkenliğe yol açar. Bazı üreticiler üretiyormembranlarElyaf veya ipliklerde aşırı büyük boşluklar bulunur, bu da daha geniş gözenek dağılımına (5-20 mikron) ve yetersiz kalınlığa neden olur. Elektrolitteki metal parçacıklar (nikel gibi) membran üzerinde birikerek membrana nüfuz eder ve sonuçta membranın iletken olmasına neden olur. Ayrılmış elektrotlardan kaynaklanan iletkenliği önlemek için membranların aşağıdakilere sahip olması gerekir:
Metal parçacıkların sızmasını önlemek için yeterli kalınlık.
İdeal olarak 8-10 mikronun altında, tercihen çok katmanlı bir yapıya sahip küçük gözenek boyutları.
Sıcaklığa, Korozyona ve Mekanik Hasara Karşı Zayıf Direnç
Piyasada çeşitli membranlar sunulmaktadır, ancak üretim performansını arttırmak için polifenilen sülfür elyafları sıklıkla diğer yapısal elyaflarla karıştırılır (bu da aşırı alkali kaybına ve düşük sıcaklık direncine neden olur). Membran direncinin ve fiber bükülmesinin azaltılması, mekanik dayanıklılığı da tehlikeye atabilir. Hidrofilikliği artırmaya yönelik uygun olmayan yöntemler sorunlara yol açabilir. Gözlenebilir membran özellikleri şunları içerir:
Yüksek büzülme oranları.
Yüksek alkali kaybı.
Dış kuvvetlerden sonra gaz sızdırmazlığının azalması.
Elektrolitik hücrelerin içindeki çalışma ortamı, belirli stres seviyeleri altında performansı korurken, gerilime, bükülmeye ve sıkıştırmaya karşı dayanıklı membranlar gerektirerek, dış koşullardan daha yıkıcı olabilir.
