離子交換膜工作原理
離子交換膜與離子交換樹脂
離子交換膜又稱「離子交換樹脂膜」或「離子選擇透過膜」。這是因為離子交換膜與用於水處理領域的粒狀離子交換膜樹脂，具有基本相同的結構，而且早期的離子交換膜就是使用離子交換樹脂，通過加入粘合劑混煉拉片，然後加網熱壓成為膜狀物的，所以，有「離子交換樹脂漠」之稱。
但是，離子交換膜和離子交換樹脂之間，除形狀之差而外，還有著根本不同的作用原理：離子交換樹脂是通過離子的吸附、葯品溶離和再生的離子交換機能進行脫鹽，但離子交換膜不是通過離子交換的機能，而是以選擇透過為其主要機理，將離子作為一種選擇性通過的媒介物。
此外，在應用方法上也不相同，例如，離子交換樹脂的使用過程包含著處理、交換、再生等步驟，而離子交換膜在應用過程中，可以連續作用，不必再生。由此看來，與其稱為離子交換膜，不如稱為「離子選擇透過膜」更為確切。不過，根據長期的習慣，人們還是沿稱「離子交換膜」。
離子交換膜可製成均相膜和非均相膜兩類。
而離子交換樹脂就屬於非均相膜
①均相膜。先用高分子材料如丁苯橡膠、纖維素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等製成膜，然後引入單體如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，在膜內聚合成高分子，再通過化學反應引入所需功能基。也可通過甲醛、苯酚等單體聚合製得。
②非均相膜。用粒度為200400目的離子交換樹脂和普通成膜性高分子材料如聚苯乙烯、聚氯乙烯等充分混合後加工成膜製得。
⑵ 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，陰離子就專不行。
他的屬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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⑶ 離子交換膜基本原理及應用的內容簡介
離子交換膜是膜技術的一種，主要用於電滲析技術處理水、電解隔膜、分離等，版在食品工業、電子工業、化工權、環境保護等領域有廣泛的應用。
本書適用於從事化工、環保、醫葯、食品、電力、膜研究、電子半導體等技術人員及科研工作者參考。
⑷ 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。
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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
⑸ EDI的基本工作原理是什麼
EDI超純水設備工作原理：
EDI工作原理如圖所示。EDI膜塊中將一定數量的EDI單元用格板隔開，內形成濃水室和淡水容室。又在單元兩端設置陰/陽電極。在直流電的推動下，通過淡水室水流中的陰陽離子分別透過陰陽離子交換膜遷移到濃水室而在淡水室中去除。如下圖：
請點擊輸入圖片描述電場使進水中的水分
電場使進水中的水分子在離子交換樹脂界面離解成H+及OH-，並不斷地再生淡水室中陰、陽離子交換樹脂。離子交換樹脂中的陰、陽離子在再生過程中受到相應正負電極的吸引，透過陽、陰離子交換樹脂向所對應的離子膜的方向遷移。當這些離子透過交換膜進入濃室後，H+及OH-重新結合成水。這種H+及OH-的產生、湮滅及陰、陽離子遷移正是離子交換樹脂得以實現連續再生的機理。
⑹ 膜分離的基本原理是什麼
把膜當作過抄濾器來理解就襲行了。分離的結果，需要濾液的稱為過濾，需要過濾後的料液的稱為濃縮。根據料液的性質不同，以及一些物理特性和所需要的物料結果，膜可以有多種形式的結構。比如，平板膜、板框膜、卷式膜、陶瓷膜、中空纖維膜。
按照通過的孔徑的大小，可以分為微濾膜、超濾膜、納濾膜、RO膜、離子交換膜、電極隔離膜等。
⑺ MBR膜生物反應器是怎樣的工作原理
MBR膜原理
MBR以膜組件單元是將膜的高效分離技術與生物降解作用相結合而成的一種新型內高效的污水處理與回容用工藝。取代二沉池，所有懸浮物和膠體都被膜分離截留，膜分離作用增加了曝氣池中活性污泥的濃度、提高了生物降解的速率，減少了剩餘污泥的排放量。
出水水質：優於國家污水排放一級A標准，可用於綠化澆灌、洗車、馬路降塵和沖洗、沖廁、消防、景觀補充水等非飲用水場所。
⑻ EDI系統的工作原理
EDI超純水設備工作原理：
EDI工作原理如圖所示。EDI膜塊中將一定數量的EDI單元用格內板隔開，形成濃水室和淡容水室。又在單元兩端設置陰/陽電極。在直流電的推動下，通過淡水室水流中的陰陽離子分別透過陰陽離子交換膜遷移到濃水室而在淡水室中去除。如下圖：
EDI模塊膜堆主要由交替排列的陽離子交換膜、濃水室、陰離子交換膜、淡水室和正、負電極組成。在直流電場的作用下，淡水室中離子交換樹脂中的陽離子和陰離子沿樹脂和膜構成的通道分別向負極和正極方向遷移，陽離子透過陽離子交換膜，陰離子透過陰離子交換膜，分別進入濃水室形成濃水。同時EDI進水中的陽離子和陰離子跟離子交換樹脂中的氫離子和氫氧根離子交換，形成超純水(高純水)。極限電流使水電解產生的大量氫離子和氫氧根離子對離子交換樹脂進行連續的再生。傳統的離子交換，離子交換樹脂飽和後需要化學間歇再生。而EDI膜堆中的樹脂通過水的電解連續再生，工作是連續的，不需要酸鹼化學再生。
⑼ 離子交換膜基本原理及應用的介紹
《離子來交換膜基本原源理及應用》是一本書籍，該書全面系統地介紹了離子交換膜的制備、性能測定及其應用。全書分為基本原理卷和應用卷，內容新穎、翔實。基本原理卷部分概念清晰，圖文並茂，易於理解；應用卷藉助大量已成功應用的工業規模化的實例，介紹了離子交換膜特別是雙極膜的應用。