离子交换膜电池应用

A. 高中化学中燃料电池为什么要用质子交换膜质子交换膜的作用是什么

离子交换膜是一种选择性透过的膜，比如阳离子交换膜，就只能有阳离子通过，阴离版子就不行权。
他的原理是通过成膜材料上面的基团，通过对离子的结合和分离，形成一条条离子通道。比如质子交换膜，通常会有一些易于质子结合的强电解质基团，比如磺酸根，质子很容易和基团结合，也很溶液分离，使得质子顺利通过膜。而驱动力可能是膜两侧的压力差、浓度差或者电势差等。用途一般是电化学上的应用，比如燃料电池。氯碱工艺。
燃料电池要用质子交换膜这个不准确，目前只有pemfc和dmfc是用质子交换膜的。它的原理上面简单说过了，你可以配合图看看书。他的作用是让质子通过，形成电流，同事阻隔正负极的氧化剂和燃料。用了他和没有用比有什么好处，这个问题只能说它是燃料电池的一个必须的组成部分，没有它电池根本都不工作。
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B. 电解池离子交换膜到底有什么用

离子交换膜是具有离子交换性能的、由高分子材料制成的薄膜(也有无机离子交换股，但其使用尚不普通)。它与离子交换树脂相似，都是在高分子骨架上连接一个活性基团，但作用机理和方式、效果都有不同之处。当前市场上离子交换膜种类繁多，也没有统一的分类方法。一般按膜的宏观结构分为三大类：
1. 非均相离子交换膜 由粉末状的离子交换树脂加黏合剂混炼、拉片、加网热压而成。树脂分散在黏合剂中，因而其化学结构是不均匀的。
2. 均相离子交换膜 均相离子交换膜系将活性基团引入一惰性支持物中制成。它没有异相结构，本身是均匀的。其化学结构均匀，孔隙小，膜电阻小，不易渗漏，电化学性能优良，在生产中应用广泛。但制作复杂，机械强度较低。
3. 半均相离子交换膜 也是将活性基团引入高分子支持物制成的。但两者不形成化学结合，其性能介于均相离子交换膜和非均相离子交换膜之间。
此外，离子交换膜按功能及结构的不同，可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜五种类型。离子交换膜的构造和离子交换树脂相同，但为膜的形式。

离子交换膜可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。电渗析装置的淡化程度可达一次蒸馏水纯度。也可应用于甘油、聚乙二醇的除盐，分离各种离子与放射性元素、同位素，分级分离氨基酸等。此外，在有机和无机化合物的纯化、原子能工业中放射性废液的处理与核燃料的制备，以及燃料电池隔膜与离子选择性电极中，也都采用离子交换膜。离子交换膜在膜技术领域中占有重要的地位，它对仿生膜研究也将起重要作用。

C. 高中化学中燃料电池为什么要用质子交换膜

阳离子交换膜和阴离子交换膜作用是让阳离子或阴离子通过,形成电流,同事阻隔正负极的氧化剂和燃料,防止正负极氧化剂和燃料直接接触,其原理是离子交换膜的选择透过性.质子交换膜的作用是让质子通过,形成电流,同事阻隔正负极的氧化剂和燃料.

D. 阴离子交换膜的概述

阴离子交换膜的本质是一种碱性电解质，对阴离子具有选择透过性作用，因此还被称为离子选择透过性膜。一般以-NH3+、-NR2H+或者-PR3+等阳离子作为活性交换基团，并且在阴极产生OH-作为载流子，经过阴离子交换膜的选择透过性作用移动到阳极。
阴离子交换膜具有非常广泛的应用，它是分离装置、提纯装置以及电化学组件中的重要组成部分，在氯碱工业、水处理工业、重金属回收、湿法冶金以及电化学工业等领域都起到举足轻重的作用 。近年来，随着新型化学电源的发展，阴离子交换膜作为电池隔膜在液流储能电池、碱性阴离子交换膜燃料电池、新型超级电容器等方面的应用也得到关注和研究。

E. 离子交换膜基本原理及应用的目录

基本原理卷
第章离子交换膜的制备方法
1.1离子交换膜的发明
1.2夹层法
1.3胶乳法
1.4块状聚合法
1.5涂浆法
1.6辐照接枝聚合法
1.7非均相膜
参考文献
第2章膜性能的测定
2.1膜的取样和预处理
2.2电阻
2.3离子交换容量和含水量
2.4迁移数
2.5溶质透过系数
2.6电渗透系数
2.7水透过系数
2.8溶胀比
2.9机械强度
2.10电渗析
参考文献
第3章膜的特性和迁移现象
3.1具有不同电荷符号离子之间的选择透过性
3.2具有相同电荷符号离子之间的选择透过性
3.3电导
3.4膜电位
3.5浓差扩散
3.6降低两价离子透过性的机理
3.7关于膜处理对降低两价离子透过性的研究
参考文献
第4章Teorell、Meyer和Sievers理论（TMS理论）
4.1膜电位
4.2扩散系数
4.3电导
4.4迁移数
参考文献
第5章不可逆过程热力学
5.1唯象方程和唯象系数
5.2反射系数
5.3电渗析现象
5.4电渗析法分离盐和水
参考文献
第6章总传质过程
6.1总膜对的特性和通过膜对的传质
6.2总传质方程和唯象方程
6.3反射系数σ、水力传导度LP和溶质透过率ω
6.4压力反射系数和浓度反射系数：切断电流概念
6.5不可逆过程热力学的膜对特性
参考文献
第7章浓差极化现象
7.1电流?电压关系
7.2浓差极化电位
7.3计时电位法
7.4折射率
7.5自然对流
7.6波动
7.7超极限电流
7.8边界层的传质
7.9在离子交换膜浓缩表面上的浓差极化
参考文献
第8章水解离
8.1电流?pH关系
8.2扩散模型
8.3排斥区
8.4膜表面电位
8.5Wien效应
8.6质子化和去质子化反应
8.7镁离子的水解
8.8关于水解离的实验研究
8.9在海水电渗析中出现的水解离
8.10水解离的机理
参考文献
第9章电流密度分布
9.1在电渗析器中电流密度的分布
9.2环绕绝缘体和电流屏蔽的电流密度分布
参考文献
第10章水力学
10.1溶液流动和I-V曲线
10.2隔板对溶液流动的影响（理论的）
10.3隔板对溶液流动的影响（实验的）
10.4在流道内的局部流动分布
10.5溶液流动对极限电流密度和在流道内静压头损失的影响
10.6空气泡清洁法
10.7隔板的摩擦因子和每个脱盐室的溶液分布
10.8电渗析器中管道内的压力分布
参考文献
第11章极限电流密度
11.1浓差极化、水解离和极限电流密度
11.2扩散层和边界层
11.3由Nernst-Planck方程推得的极限电流密度方程
11.4极限电流密度对电解质浓度和溶液速度的依赖性
11.5基于脱盐室中传质的极限电流密度分析
11.6在膜堆中脱盐室之间溶液速度分布
11.7电渗析器的极限电流密度
参考文献
第12章泄漏
12.1漏电
12.2漏液
参考文献
第13章能耗
13.1在电渗析系统中的能量要求
13.2在膜堆中的能耗
参考文献
第14章膜恶化
14.1膜的性能随着运行时间而变化
14.2表面污染
14.3有机污染
参考文献
应用卷
第15章电渗析
15.1技术概览
15.2电渗析器
15.3电渗析流程
15.4能耗和最佳电流密度
15.5周边的技术
15.6实践
参考文献
第16章倒极电渗析
16.1技术概览
16.2隔板
16.3水的回收率
16.4垢形成的防止
16.5抗有机污染
16.6在膜面上胶体沉积的形成及其除去
16.7硝酸盐和亚硝酸盐的除去
16.8实践
参考文献
第17章双极膜电渗析
17.1技术概览
17.2双极膜的制备
17.3双极膜的性能
17.4实践
参考文献
第18章电去离子
18.1技术概览
18.2EDI系统中的传质
18.3EDI装置的结构和能耗
18.4在EDI过程中的水解离
18.5在EDI过程中弱电离组分的除去
18.6实践
参考文献
第19章电解
19.1技术概览
19.2离子交换膜
19.3在电解系统中的物料流动和电极反应
19.4电解器及其性能
19.5在电解过程中盐水的纯化
参考文献
第20章扩散渗析
20.1技术概览
20.2在扩散渗析中的迁移现象
20.3扩散渗析器及其运行
20.4实践
参考文献
第21章Donnan渗析
21.1技术概览
21.2在Donnan渗析中的质量迁移
21.3实践
参考文献
第22章能量转换
22.1渗析电池
22.2氧化还原流动电池
22.3燃料电池
参考文献

F. 锌铜原电池为什么用阳离子交换膜

因阳离子交换膜能在电解液中左右平衡。锌铜原电池原理：铜、锌两电极，一同浸入稀H2SO4时，由于锌比铜活泼，容易失去电子。阳离子交换膜颤圆的浓度在整个电解液中是左右平衡的，一种高分子电解质，因此锌铜原电穗缺池只能用阳离子交换猜洞辩膜。离子交换膜是对离子具有选择透过性的高分子材料制成的薄膜，阳离子膜通常是磺酸型的，带有固定基团和可解离的离子。

G. 高中化学中燃料电池为什么要用质子交换膜质子交换膜的作用是什么用了它之后和没用相比有什么好处谢

高中化学中燃料电池为什么要用质子交换膜？质子交换膜的作用是什么？用了它之后和没用相比有什么好处？谢
还有，阳离子交换膜和阴离子交换膜在什么时候用啊？他们的原理是什么，有什么用途？这些膜我有没弄懂！谢谢各位哥哥姐姐啦，我马上要高考了，急啊！！谢谢O(∩_∩)O谢谢
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阳离子交换膜和阴离子交换膜作用是让阳离子或阴离子通过，形成电流，同事阻隔正负极的氧化剂和燃料，防止正负极氧化剂和燃料直接接触，其原理是离子交换膜的选择透过性。质子交换膜的作用是让质子通过，形成电流，同事阻隔正负极的氧化剂和燃料。
wenming... 推荐于：2017-09-18
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离子交换膜是一种选择性透过的膜，比如阳离子交换膜，就只能有阳离子通过，阴离子就不行。
他的原理是通过成膜材料上面的基团，通过对离子的结合和分离，形成一条条离子通道。比如质子交换膜，通常会有一些易于质子结合的强电解质基团，比如磺酸根，质子很容易和基团结合，也很溶液分离，使得质子顺利通过膜。而驱动力可能是膜两侧的压力差、浓度差或者电势差等。用途一般是电化学上的应用，比如燃料电池。氯碱工艺。
燃料电池要用质子交换膜这个不准确，目前只有pemfc和dmfc是用质子交换膜的。它的原理上面简单说过了，你可以配合图看看书。他的作用是让质子通过，形成电流，同事阻隔正负极的氧化剂和燃料。用了他和没有用比有什么好处，这个问题只能说它是燃料电池的一个必须的组成部分，没有它电池根本都不工作。
有问题再问我吧
bluecat... 2011-04-27
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质子交换膜是只允许水和质子（或称水合质子，H3O+）穿过的膜。
原理简单说就是：水合质子同质子交换膜中的磺酸基结合，然后从一个磺酸基到另一个磺酸基，最终到达另一边。理论上只允许水和质子通过，但实际上一些阳离子、小分子有机物也可能会通过
质子交换膜膜材料的改进及应用
质子交换膜燃料电池具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单、操作方便等优点，被公认为电动汽车、固定发电站等的首选能源。在燃料电池内部，质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，使得质子经过膜从阳极到达阴极，与外电路的电子转移构成回路，向外界提供电流，因此质子交换膜的性能对燃料电池的性能起着非常重要的作用，它的好坏直接影响电池的使用寿命。
迄今最常用的质子交换膜（PEMFC）仍然是美国杜邦公司的Nafion®膜，具有质子电导率高和化学稳定性好的优点，目前PEMFC大多采用Nafion®等全氟磺酸膜，国内装配PEMFC所用的PEM主要依靠进口。但Nafion®类膜仍存在下述缺点：(1)制作困难、成本高，全氟物质的合成和磺化都非常困难，而且在成膜过程中的水解、磺化容易使聚合物变性、降解，使得成膜困难，导致成本较高；(2)对温度和含水量要求高，Nafion®系列膜的最佳工作温度为70～90℃，超过此温度会使其含水量急剧降低，导电性迅速下降，阻碍了通过适当提高工作温度来提高电极反应速度和克服催化剂中毒的难题；(3)某些碳氢化合物，如甲醇等，渗透率较高，不适合用作直接甲醇燃料电池(DMFC)的质子交换膜。
因此，为了提高质子交换膜的性能，对质子交换膜的改进研究正不断进行着。从近两年的文献报道看，改进方法可采用以下几种方法：
（1）有机/无机纳米复合质子交换膜，依靠纳米颗粒尺寸小和比表面积大的特点提高复合膜的保水能力，从而达到扩大质子交换膜燃料电池工作温度范围的目的；
（2）对质子交换膜的骨架材料进行改进，针对目前最常用的Nafion®膜的缺点，或在Nafion®膜基础上改进，或另选用新型骨架材料；
（3）对膜的内部结构进行调整，特别是增加其中微孔，以使成膜方便，并解决催化剂中毒的问题。
另外，除了这3种改进，现有的许多研究都或多或少的采用了纳米技术，使材料更小，性能更佳。
以下对采用这三种方法的文献进行简要介绍。
（1）有机/无机纳米复合质子交换膜
2003年12月4日公开的Columbian化学公司世界专利WO2003100884揭示了一种磺酸导体聚合物接枝碳材料。其制作工艺为将含杂原子的导体聚合物单体在碳材料中氧化聚合，并磺化接枝，该方法也可进一步金属化聚合物接枝的碳材料。含碳材料可以是碳黑、石墨、纳米碳或fullerenes等。聚合物为聚苯胺、聚吡咯等。其质子电导率为8.9×10-2S/cm（采用Nafion-磺酸聚苯胺测试）。
国内较多专利均采用类似方法。如2003年6月公开的清华大学中国专利CN1476113，将膜基体含磺酸侧基的芳杂环聚合物加到溶剂中，形成均匀混合物后，加入无机物，形成悬浮物。通过纳米破碎技术对该悬浮物进行破碎，得到分散均匀的浆料，用浇注法制膜。其形成的膜结构均匀、相当致密。它不但能良好地抗甲醇渗透，还具有良好的化学稳定性和质子传导性，甲醇渗透率小于5％。
（2）对膜骨架聚合物材料进行改进
《Journal of Membrane Science》杂志2005年刊登了香港大学发表的论文，其采用原位酸催化聚合法，将Nafion和聚糠醇共聚，由该材料制备的质子交换膜明显改善了还原甲醇流量，其质子电导率为0.0848S/cm。
2004年公开的中山大学中国专利CN1585153，介绍了一种直接醇类燃料电池的改性质子交换膜的制备方法。所述制备方法是以市售的磺化树脂为原料，并加入无机纳米材料，通过流延法、压延法、涂浆法或浸胶法等成膜方法来制备质子交换膜。
（3）对膜的内部结构进行调整
《Elctrochimica Acta》杂志2004年刊登了韩国Gwangju科技学院的论文，其采用了选择改进型聚合物为质子交换膜，其选用了磺化聚苯乙烯-b-聚（乙烯-γ-丁烯）-b-聚苯乙烯共聚物（SSEBS），在微观形态下观察，呈现出纳米结构离子通道，这种质子交换膜的电抗性比普通质子交换膜更优异。
2001年公开的由华中科技大学申请的中国发明专利CN1411085，其在一块厚度h≤1mm的陶瓷薄膜构上有序分布有若干微孔，其孔径n≤2mm，微孔遍布整个陶瓷薄膜，在所述陶瓷薄膜的微孔内填充有高电导率的电解质。孔径n最好为纳米数量级。该质子交换膜的制备方法为：首先在厚度h≤1mm金属薄膜上制备有序微孔；再用电化学方法或其它方式氧化成陶瓷薄膜；然后在陶瓷薄膜的微孔中填充高电导率的电解质。这种方法成膜容易，制造成本低的特点，并且可以通过提高质子交换膜的工作温度解决催化剂中毒的问题。
此外，近期国外报道的一些质子交换膜制造方法还有：
WO200545976为Renault公司于2005年5月19日申请的有关离子导体复合质子交换膜的专利，其揭示了一种离子导体复合膜的制造方法，包括a）组合电子和离子性非导体聚合物，或在溶液或熔融状态下将低熔点盐与至少两种聚合物混合；b）与硅土水解类有机前驱体结合；c）与相适合的杂多酸有机溶液混合，铸造成膜，特别是成薄膜状，厚度为5～500微米，具有平滑表面，离子导体孔道为纳米级。其中聚合物选择为聚砜类和聚酰亚胺树脂。最终质子电导率为433k，100%RH条件下测试，达到（1.1～3.8）×10-2S/cm。
2005年3月10日公开的SABANCI大学世界专利WO200521845，使用了一种金属涂层的纳米纤维，此外还涉及电子纺纱纳米纤维的金属涂层工艺。
表1和表2分别列出了以上新方法所采用的材料、质子电导率及最终燃料电池的性能。
但目前对新方法的研究还未成熟，有一些缺点还有待进一步完善。例如：在添加无机物后复合膜会变脆且硬，成膜性变差，所以复合膜中有机物与无机物之间的适当比列变得尤其重要，这也是今后研究方向之一，此外，加入纳米粒子后，在膜的综合性能，如纳米粒子的分散性能、控制反应能量方面的研究也值得进一步关注。
ht19891... 2011-04-27
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燃料电池中才会用到，使得阳离子或者阴离子单项通过，使反应能够持续进行。
jun9209... 2011-04-27

H. 阳离子交换膜的作用

1、可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。

2、也可应用于甘油、聚乙二醇的除盐，分离各种离子与放射性元素、同位素，分级分离氨基酸等。

3、在有机和无机化合物的纯化、原子能工业中放射性废液的处理与核燃料的制备，以及燃料电池隔膜与离子选择性电极中，也都采用离子交换膜。

4、离子交换膜在膜技术领域中占有重要的地位，它对仿生膜研究也将起重要作用

I. 带离子交换膜的原电池可以使电流持续时间更长吗

带离子交复换膜的原电池制可以使电流持续时间更长。

在原电池中，离子交换膜的作用与盐桥相似，将原电池分为正半电池和负半电池，从而提高原电池的工作效率。

在原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应．由图可知：通氧气的一极为正极，加葡萄糖的一极为负极；在原电池内部，阳离子向正极移动，故质子(H＋)由负极区通过质子交换膜移向正极区。