離子交換膜電池應用

A. 高中化學中燃料電池為什麼要用質子交換膜質子交換膜的作用是什麼

離子交換膜是一種選擇性透過的膜，比如陽離子交換膜，就只能有陽離子通過，陰離版子就不行權。
他的原理是通過成膜材料上面的基團，通過對離子的結合和分離，形成一條條離子通道。比如質子交換膜，通常會有一些易於質子結合的強電解質基團，比如磺酸根，質子很容易和基團結合，也很溶液分離，使得質子順利通過膜。而驅動力可能是膜兩側的壓力差、濃度差或者電勢差等。用途一般是電化學上的應用，比如燃料電池。氯鹼工藝。
燃料電池要用質子交換膜這個不準確，目前只有pemfc和dmfc是用質子交換膜的。它的原理上面簡單說過了，你可以配合圖看看書。他的作用是讓質子通過，形成電流，同事阻隔正負極的氧化劑和燃料。用了他和沒有用比有什麼好處，這個問題只能說它是燃料電池的一個必須的組成部分，沒有它電池根本都不工作。
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B. 電解池離子交換膜到底有什麼用

離子交換膜是具有離子交換性能的、由高分子材料製成的薄膜(也有無機離子交換股，但其使用尚不普通)。它與離子交換樹脂相似，都是在高分子骨架上連接一個活性基團，但作用機理和方式、效果都有不同之處。當前市場上離子交換膜種類繁多，也沒有統一的分類方法。一般按膜的宏觀結構分為三大類：
1. 非均相離子交換膜 由粉末狀的離子交換樹脂加黏合劑混煉、拉片、加網熱壓而成。樹脂分散在黏合劑中，因而其化學結構是不均勻的。
2. 均相離子交換膜 均相離子交換膜系將活性基團引入一惰性支持物中製成。它沒有異相結構，本身是均勻的。其化學結構均勻，孔隙小，膜電阻小，不易滲漏，電化學性能優良，在生產中應用廣泛。但製作復雜，機械強度較低。
3. 半均相離子交換膜 也是將活性基團引入高分子支持物製成的。但兩者不形成化學結合，其性能介於均相離子交換膜和非均相離子交換膜之間。
此外，離子交換膜按功能及結構的不同，可分為陽離子交換膜、陰離子交換膜、兩性交換膜、鑲嵌離子交換膜、聚電解質復合物膜五種類型。離子交換膜的構造和離子交換樹脂相同，但為膜的形式。

離子交換膜可裝配成電滲析器而用於苦鹹水的淡化和鹽溶液的濃縮。電滲析裝置的淡化程度可達一次蒸餾水純度。也可應用於甘油、聚乙二醇的除鹽，分離各種離子與放射性元素、同位素，分級分離氨基酸等。此外，在有機和無機化合物的純化、原子能工業中放射性廢液的處理與核燃料的制備，以及燃料電池隔膜與離子選擇性電極中，也都採用離子交換膜。離子交換膜在膜技術領域中佔有重要的地位，它對仿生膜研究也將起重要作用。

C. 高中化學中燃料電池為什麼要用質子交換膜

陽離子交換膜和陰離子交換膜作用是讓陽離子或陰離子通過,形成電流,同事阻隔正負極的氧化劑和燃料,防止正負極氧化劑和燃料直接接觸,其原理是離子交換膜的選擇透過性.質子交換膜的作用是讓質子通過,形成電流,同事阻隔正負極的氧化劑和燃料.

D. 陰離子交換膜的概述

陰離子交換膜的本質是一種鹼性電解質，對陰離子具有選擇透過性作用，因此還被稱為離子選擇透過性膜。一般以-NH3+、-NR2H+或者-PR3+等陽離子作為活性交換基團，並且在陰極產生OH-作為載流子，經過陰離子交換膜的選擇透過性作用移動到陽極。
陰離子交換膜具有非常廣泛的應用，它是分離裝置、提純裝置以及電化學組件中的重要組成部分，在氯鹼工業、水處理工業、重金屬回收、濕法冶金以及電化學工業等領域都起到舉足輕重的作用 。近年來，隨著新型化學電源的發展，陰離子交換膜作為電池隔膜在液流儲能電池、鹼性陰離子交換膜燃料電池、新型超級電容器等方面的應用也得到關注和研究。

E. 離子交換膜基本原理及應用的目錄

基本原理卷
第章離子交換膜的制備方法
1.1離子交換膜的發明
1.2夾層法
1.3膠乳法
1.4塊狀聚合法
1.5塗漿法
1.6輻照接枝聚合法
1.7非均相膜
參考文獻
第2章膜性能的測定
2.1膜的取樣和預處理
2.2電阻
2.3離子交換容量和含水量
2.4遷移數
2.5溶質透過系數
2.6電滲透系數
2.7水透過系數
2.8溶脹比
2.9機械強度
2.10電滲析
參考文獻
第3章膜的特性和遷移現象
3.1具有不同電荷符號離子之間的選擇透過性
3.2具有相同電荷符號離子之間的選擇透過性
3.3電導
3.4膜電位
3.5濃差擴散
3.6降低兩價離子透過性的機理
3.7關於膜處理對降低兩價離子透過性的研究
參考文獻
第4章Teorell、Meyer和Sievers理論（TMS理論）
4.1膜電位
4.2擴散系數
4.3電導
4.4遷移數
參考文獻
第5章不可逆過程熱力學
5.1唯象方程和唯象系數
5.2反射系數
5.3電滲析現象
5.4電滲析法分離鹽和水
參考文獻
第6章總傳質過程
6.1總膜對的特性和通過膜對的傳質
6.2總傳質方程和唯象方程
6.3反射系數σ、水力傳導度LP和溶質透過率ω
6.4壓力反射系數和濃度反射系數：切斷電流概念
6.5不可逆過程熱力學的膜對特性
參考文獻
第7章濃差極化現象
7.1電流?電壓關系
7.2濃差極化電位
7.3計時電位法
7.4折射率
7.5自然對流
7.6波動
7.7超極限電流
7.8邊界層的傳質
7.9在離子交換膜濃縮表面上的濃差極化
參考文獻
第8章水解離
8.1電流?pH關系
8.2擴散模型
8.3排斥區
8.4膜表面電位
8.5Wien效應
8.6質子化和去質子化反應
8.7鎂離子的水解
8.8關於水解離的實驗研究
8.9在海水電滲析中出現的水解離
8.10水解離的機理
參考文獻
第9章電流密度分布
9.1在電滲析器中電流密度的分布
9.2環繞絕緣體和電流屏蔽的電流密度分布
參考文獻
第10章水力學
10.1溶液流動和I-V曲線
10.2隔板對溶液流動的影響（理論的）
10.3隔板對溶液流動的影響（實驗的）
10.4在流道內的局部流動分布
10.5溶液流動對極限電流密度和在流道內靜壓頭損失的影響
10.6空氣泡清潔法
10.7隔板的摩擦因子和每個脫鹽室的溶液分布
10.8電滲析器中管道內的壓力分布
參考文獻
第11章極限電流密度
11.1濃差極化、水解離和極限電流密度
11.2擴散層和邊界層
11.3由Nernst-Planck方程推得的極限電流密度方程
11.4極限電流密度對電解質濃度和溶液速度的依賴性
11.5基於脫鹽室中傳質的極限電流密度分析
11.6在膜堆中脫鹽室之間溶液速度分布
11.7電滲析器的極限電流密度
參考文獻
第12章泄漏
12.1漏電
12.2漏液
參考文獻
第13章能耗
13.1在電滲析系統中的能量要求
13.2在膜堆中的能耗
參考文獻
第14章膜惡化
14.1膜的性能隨著運行時間而變化
14.2表面污染
14.3有機污染
參考文獻
應用卷
第15章電滲析
15.1技術概覽
15.2電滲析器
15.3電滲析流程
15.4能耗和最佳電流密度
15.5周邊的技術
15.6實踐
參考文獻
第16章倒極電滲析
16.1技術概覽
16.2隔板
16.3水的回收率
16.4垢形成的防止
16.5抗有機污染
16.6在膜面上膠體沉積的形成及其除去
16.7硝酸鹽和亞硝酸鹽的除去
16.8實踐
參考文獻
第17章雙極膜電滲析
17.1技術概覽
17.2雙極膜的制備
17.3雙極膜的性能
17.4實踐
參考文獻
第18章電去離子
18.1技術概覽
18.2EDI系統中的傳質
18.3EDI裝置的結構和能耗
18.4在EDI過程中的水解離
18.5在EDI過程中弱電離組分的除去
18.6實踐
參考文獻
第19章電解
19.1技術概覽
19.2離子交換膜
19.3在電解系統中的物料流動和電極反應
19.4電解器及其性能
19.5在電解過程中鹽水的純化
參考文獻
第20章擴散滲析
20.1技術概覽
20.2在擴散滲析中的遷移現象
20.3擴散滲析器及其運行
20.4實踐
參考文獻
第21章Donnan滲析
21.1技術概覽
21.2在Donnan滲析中的質量遷移
21.3實踐
參考文獻
第22章能量轉換
22.1滲析電池
22.2氧化還原流動電池
22.3燃料電池
參考文獻

F. 鋅銅原電池為什麼用陽離子交換膜

因陽離子交換膜能在電解液中左右平衡。鋅銅原電池原理：銅、鋅兩電極，一同浸入稀H2SO4時，由於鋅比銅活潑，容易失去電子。陽離子交換膜顫圓的濃度在整個電解液中是左右平衡的，一種高分子電解質，因此鋅銅原電穗缺池只能用陽離子交換猜洞辯膜。離子交換膜是對離子具有選擇透過性的高分子材料製成的薄膜，陽離子膜通常是磺酸型的，帶有固定基團和可解離的離子。

G. 高中化學中燃料電池為什麼要用質子交換膜質子交換膜的作用是什麼用了它之後和沒用相比有什麼好處謝

高中化學中燃料電池為什麼要用質子交換膜？質子交換膜的作用是什麼？用了它之後和沒用相比有什麼好處？謝
還有，陽離子交換膜和陰離子交換膜在什麼時候用啊？他們的原理是什麼，有什麼用途？這些膜我有沒弄懂！謝謝各位哥哥姐姐啦，我馬上要高考了，急啊！！謝謝O(∩_∩)O謝謝
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陽離子交換膜和陰離子交換膜作用是讓陽離子或陰離子通過，形成電流，同事阻隔正負極的氧化劑和燃料，防止正負極氧化劑和燃料直接接觸，其原理是離子交換膜的選擇透過性。質子交換膜的作用是讓質子通過，形成電流，同事阻隔正負極的氧化劑和燃料。
wenming... 推薦於：2017-09-18
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離子交換膜是一種選擇性透過的膜，比如陽離子交換膜，就只能有陽離子通過，陰離子就不行。
他的原理是通過成膜材料上面的基團，通過對離子的結合和分離，形成一條條離子通道。比如質子交換膜，通常會有一些易於質子結合的強電解質基團，比如磺酸根，質子很容易和基團結合，也很溶液分離，使得質子順利通過膜。而驅動力可能是膜兩側的壓力差、濃度差或者電勢差等。用途一般是電化學上的應用，比如燃料電池。氯鹼工藝。
燃料電池要用質子交換膜這個不準確，目前只有pemfc和dmfc是用質子交換膜的。它的原理上面簡單說過了，你可以配合圖看看書。他的作用是讓質子通過，形成電流，同事阻隔正負極的氧化劑和燃料。用了他和沒有用比有什麼好處，這個問題只能說它是燃料電池的一個必須的組成部分，沒有它電池根本都不工作。
有問題再問我吧
bluecat... 2011-04-27
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質子交換膜是只允許水和質子（或稱水合質子，H3O+）穿過的膜。
原理簡單說就是：水合質子同質子交換膜中的磺酸基結合，然後從一個磺酸基到另一個磺酸基，最終到達另一邊。理論上只允許水和質子通過，但實際上一些陽離子、小分子有機物也可能會通過
質子交換膜膜材料的改進及應用
質子交換膜燃料電池具有工作溫度低、啟動快、比功率高、結構簡單、操作方便等優點，被公認為電動汽車、固定發電站等的首選能源。在燃料電池內部，質子交換膜為質子的遷移和輸送提供通道，使得質子經過膜從陽極到達陰極，與外電路的電子轉移構成迴路，向外界提供電流，因此質子交換膜的性能對燃料電池的性能起著非常重要的作用，它的好壞直接影響電池的使用壽命。
迄今最常用的質子交換膜（PEMFC）仍然是美國杜邦公司的Nafion®膜，具有質子電導率高和化學穩定性好的優點，目前PEMFC大多採用Nafion®等全氟磺酸膜，國內裝配PEMFC所用的PEM主要依靠進口。但Nafion®類膜仍存在下述缺點：(1)製作困難、成本高，全氟物質的合成和磺化都非常困難，而且在成膜過程中的水解、磺化容易使聚合物變性、降解，使得成膜困難，導致成本較高；(2)對溫度和含水量要求高，Nafion®系列膜的最佳工作溫度為70～90℃，超過此溫度會使其含水量急劇降低，導電性迅速下降，阻礙了通過適當提高工作溫度來提高電極反應速度和克服催化劑中毒的難題；(3)某些碳氫化合物，如甲醇等，滲透率較高，不適合用作直接甲醇燃料電池(DMFC)的質子交換膜。
因此，為了提高質子交換膜的性能，對質子交換膜的改進研究正不斷進行著。從近兩年的文獻報道看，改進方法可採用以下幾種方法：
（1）有機/無機納米復合質子交換膜，依靠納米顆粒尺寸小和比表面積大的特點提高復合膜的保水能力，從而達到擴大質子交換膜燃料電池工作溫度范圍的目的；
（2）對質子交換膜的骨架材料進行改進，針對目前最常用的Nafion®膜的缺點，或在Nafion®膜基礎上改進，或另選用新型骨架材料；
（3）對膜的內部結構進行調整，特別是增加其中微孔，以使成膜方便，並解決催化劑中毒的問題。
另外，除了這3種改進，現有的許多研究都或多或少的採用了納米技術，使材料更小，性能更佳。
以下對採用這三種方法的文獻進行簡要介紹。
（1）有機/無機納米復合質子交換膜
2003年12月4日公開的Columbian化學公司世界專利WO2003100884揭示了一種磺酸導體聚合物接枝碳材料。其製作工藝為將含雜原子的導體聚合物單體在碳材料中氧化聚合，並磺化接枝，該方法也可進一步金屬化聚合物接枝的碳材料。含碳材料可以是碳黑、石墨、納米碳或fullerenes等。聚合物為聚苯胺、聚吡咯等。其質子電導率為8.9×10-2S/cm（採用Nafion-磺酸聚苯胺測試）。
國內較多專利均採用類似方法。如2003年6月公開的清華大學中國專利CN1476113，將膜基體含磺酸側基的芳雜環聚合物加到溶劑中，形成均勻混合物後，加入無機物，形成懸浮物。通過納米破碎技術對該懸浮物進行破碎，得到分散均勻的漿料，用澆注法制膜。其形成的膜結構均勻、相當緻密。它不但能良好地抗甲醇滲透，還具有良好的化學穩定性和質子傳導性，甲醇滲透率小於5％。
（2）對膜骨架聚合物材料進行改進
《Journal of Membrane Science》雜志2005年刊登了香港大學發表的論文，其採用原位酸催化聚合法，將Nafion和聚糠醇共聚，由該材料制備的質子交換膜明顯改善了還原甲醇流量，其質子電導率為0.0848S/cm。
2004年公開的中山大學中國專利CN1585153，介紹了一種直接醇類燃料電池的改性質子交換膜的制備方法。所述制備方法是以市售的磺化樹脂為原料，並加入無機納米材料，通過流延法、壓延法、塗漿法或浸膠法等成膜方法來制備質子交換膜。
（3）對膜的內部結構進行調整
《Elctrochimica Acta》雜志2004年刊登了韓國Gwangju科技學院的論文，其採用了選擇改進型聚合物為質子交換膜，其選用了磺化聚苯乙烯-b-聚（乙烯-γ-丁烯）-b-聚苯乙烯共聚物（SSEBS），在微觀形態下觀察，呈現出納米結構離子通道，這種質子交換膜的電抗性比普通質子交換膜更優異。
2001年公開的由華中科技大學申請的中國發明專利CN1411085，其在一塊厚度h≤1mm的陶瓷薄膜構上有序分布有若干微孔，其孔徑n≤2mm，微孔遍布整個陶瓷薄膜，在所述陶瓷薄膜的微孔內填充有高電導率的電解質。孔徑n最好為納米數量級。該質子交換膜的制備方法為：首先在厚度h≤1mm金屬薄膜上制備有序微孔；再用電化學方法或其它方式氧化成陶瓷薄膜；然後在陶瓷薄膜的微孔中填充高電導率的電解質。這種方法成膜容易，製造成本低的特點，並且可以通過提高質子交換膜的工作溫度解決催化劑中毒的問題。
此外，近期國外報道的一些質子交換膜製造方法還有：
WO200545976為Renault公司於2005年5月19日申請的有關離子導體復合質子交換膜的專利，其揭示了一種離子導體復合膜的製造方法，包括a）組合電子和離子性非導體聚合物，或在溶液或熔融狀態下將低熔點鹽與至少兩種聚合物混合；b）與硅土水解類有機前驅體結合；c）與相適合的雜多酸有機溶液混合，鑄造成膜，特別是成薄膜狀，厚度為5～500微米，具有平滑表面，離子導體孔道為納米級。其中聚合物選擇為聚碸類和聚醯亞胺樹脂。最終質子電導率為433k，100%RH條件下測試，達到（1.1～3.8）×10-2S/cm。
2005年3月10日公開的SABANCI大學世界專利WO200521845，使用了一種金屬塗層的納米纖維，此外還涉及電子紡紗納米纖維的金屬塗層工藝。
表1和表2分別列出了以上新方法所採用的材料、質子電導率及最終燃料電池的性能。
但目前對新方法的研究還未成熟，有一些缺點還有待進一步完善。例如：在添加無機物後復合膜會變脆且硬，成膜性變差，所以復合膜中有機物與無機物之間的適當比列變得尤其重要，這也是今後研究方向之一，此外，加入納米粒子後，在膜的綜合性能，如納米粒子的分散性能、控制反應能量方面的研究也值得進一步關注。
ht19891... 2011-04-27
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燃料電池中才會用到，使得陽離子或者陰離子單項通過，使反應能夠持續進行。
jun9209... 2011-04-27

H. 陽離子交換膜的作用

1、可裝配成電滲析器而用於苦鹹水的淡化和鹽溶液的濃縮。

2、也可應用於甘油、聚乙二醇的除鹽，分離各種離子與放射性元素、同位素，分級分離氨基酸等。

3、在有機和無機化合物的純化、原子能工業中放射性廢液的處理與核燃料的制備，以及燃料電池隔膜與離子選擇性電極中，也都採用離子交換膜。

4、離子交換膜在膜技術領域中佔有重要的地位，它對仿生膜研究也將起重要作用

I. 帶離子交換膜的原電池可以使電流持續時間更長嗎

帶離子交復換膜的原電池制可以使電流持續時間更長。

在原電池中，離子交換膜的作用與鹽橋相似，將原電池分為正半電池和負半電池，從而提高原電池的工作效率。

在原電池中，負極發生氧化反應，正極發生還原反應．由圖可知：通氧氣的一極為正極，加葡萄糖的一極為負極；在原電池內部，陽離子向正極移動，故質子(H＋)由負極區通過質子交換膜移向正極區。