¿Qué es la conducción de protones?
Pregunta 2: La movilidad eléctrica de los iones de hidrógeno y los iones de hidróxido en solución acuosa es particularmente grande debido a la conducción de protones. ¿Cómo entender? ¿Qué es un coche eléctrico? Cuanto menor es el radio, mayor es la polarizabilidad, mayor es el número de carga, más lenta es la tasa de migración de iones en la solución electrolítica y menor es la movilidad. La movilidad de un determinado ion en un determinado disolvente cuando el gradiente de potencial es de 1 voltio por metro se llama movilidad del ion. ¿La unidad es m2? Segundos -1? Voltio-1. La movilidad de los iones representa la distancia...
Pregunta 3: ¿Cuál es el voltaje para las pruebas de impedancia electroquímica de conducción de protones?
En la mayoría de los casos, la prueba de impedancia consiste en probar la impedancia de la muestra en equilibrio estático (potencial de circuito abierto). Si necesita conocer la impedancia de la muestra bajo ciertas condiciones de polarización (voltaje aplicado), el electrodo estará en el voltaje de polarización (desviado del potencial del circuito) para medir la impedancia.
Pregunta 4: ¿Alguien puede explicar cómo el intercambio de protones genera oxígeno vivo? ¿Cuál es el principio? La patente mundial 65438, publicada por Columbia Chemical Company el 4 de febrero de 2003, describe un material de carbono injertado con polímero conductor de ácido sulfónico. Su proceso de fabricación es la polimerización oxidativa y el injerto de sulfonación de monómeros poliméricos conductores que contienen heteroátomos en materiales de carbono. Este método también puede metalizar aún más materiales de carbono injertados con polímeros. Los materiales carbonosos pueden ser negro de humo, grafito, nanocarbono o fullereno, etc. Los polímeros son polianilina, polipirrol, etc. Su conductividad de protones es 8,9×10-2S/cm (medida mediante polianilina de ácido nafionsulfónico).
Muchas patentes nacionales adoptan métodos similares. Por ejemplo, en la patente china CN1476113 de la Universidad de Tsinghua publicada en junio de 2003, se añaden al disolvente polímeros heterocíclicos aromáticos con grupos laterales de ácido sulfónico en la matriz de la membrana para formar una mezcla uniforme, y luego se añaden sustancias inorgánicas para formar una suspensión. Se utiliza tecnología de nanotrituración para triturar la suspensión y obtener una suspensión uniformemente dispersada, y la película se forma mediante fundición. La estructura de la película formada es uniforme y bastante densa. No solo tiene buena resistencia a la penetración de metanol, sino que también tiene buena estabilidad química y conductividad de protones, con una tasa de penetración de metanol inferior al 5%.
Pregunta 5: ¿Cuanto mejor sea la conductividad de protones de una sustancia, mejor será su hidrofilicidad? Hay una correlación positiva, no una relación lineal.
Pregunta 6: ¿El concepto de membrana de intercambio de protones es una membrana que solo permite el paso de protones?
La membrana de intercambio de protones es el componente central de la pila de combustible de membrana de intercambio de protones y desempeña un papel clave en el rendimiento de la batería. No sólo tiene una función de barrera, sino que también tiene una función de conducción de protones. Las membranas de intercambio de protones son principalmente membranas de intercambio de protones de ácido fluorosulfónico; películas refundidas; membranas de intercambio de protones de polímeros sin flúor, etc.
Las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones se han convertido en la fuente de energía alternativa limpia más competitiva para los motores de combustión interna de gasolina. Los materiales utilizados como PEM deben cumplir las siguientes condiciones:
(1) Buena conductividad de protones;
(2) Pequeño efecto de electroósmosis de las moléculas de agua en la membrana;
(3) La permeabilidad del gas en la membrana debe ser lo más pequeña posible;
(4) Buena estabilidad electroquímica
(5) Buen rendimiento de conversión seco-húmedo;
(6) Tiene cierta resistencia mecánica;
(7) Buen rendimiento de procesamiento y precio razonable.
Aplicación:
Mejora y aplicación de materiales de membranas de intercambio de protones
La celda de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) tiene una temperatura de funcionamiento baja, un arranque rápido y una alta Potencia específica, estructura simple, fácil operación y otras ventajas, es reconocida como la fuente de energía preferida para vehículos eléctricos y centrales eléctricas fijas. Dentro de la pila de combustible, la membrana de intercambio de protones proporciona un canal para la migración y transporte de protones, permitiendo que los protones pasen del ánodo al cátodo a través de la membrana, formando un bucle con la transferencia de electrones del circuito externo, y proporcionando corriente a el mundo exterior. Por tanto, el rendimiento de la membrana de intercambio de protones juega un papel muy importante en el rendimiento de la pila de combustible, y su calidad afecta directamente a la vida útil de la batería.
Los materiales similares a membranas todavía tienen las siguientes desventajas: (1) La producción es difícil y costosa. La síntesis y sulfonación de materiales perfluorados es muy difícil. La hidrólisis y la sulfonación durante el proceso de formación de la película pueden desnaturalizarse y degradarse fácilmente. el polímero., la formación de película es difícil, lo que genera altos costos; (2) Los requisitos de temperatura y contenido de humedad son relativamente altos, y la temperatura de trabajo óptima de esta serie de membranas es de 70 a 90 °C.
Si la temperatura excede esta temperatura, el contenido de agua y la conductividad disminuirán rápidamente, lo que dificultará el aumento de la velocidad de reacción del electrodo y superará el envenenamiento del catalizador al aumentar adecuadamente la temperatura de funcionamiento (3) Algunos hidrocarburos, como el metanol, tienen alta permeabilidad y no lo son; Membrana de intercambio de protones adecuada en pila de combustible de metanol directo (DMFC).
Por ello, con el fin de mejorar el rendimiento de las membranas de intercambio de protones, se están realizando investigaciones sobre la mejora de las membranas de intercambio de protones. Según informes bibliográficos de los últimos dos años, se pueden utilizar los siguientes métodos para mejorar:
(1) La membrana de intercambio de protones nanocompuesta orgánica/inorgánica mejora el rendimiento de la membrana compuesta en virtud de su pequeña nanopartícula. tamaño y gran capacidad de retención de agua, logrando así el propósito de ampliar el rango de temperatura de funcionamiento de las celdas de combustible de membrana de intercambio de protones;
(2) Mejorar el material del esqueleto de la membrana de intercambio de protones, con el objetivo de. las deficiencias de las membranas más utilizadas, o basadas en la membrana Mejorar o seleccionar nuevos materiales de estructura;
(3) Ajustar la estructura interna de la membrana, especialmente aumentar los microporos, para facilitar la formación de la película y resolver el problema del envenenamiento del catalizador.