涂层双极膜具有改进的前向偏差性能,用于从盐污染的酸中收集能量
Nadia Boulif1, Kitty Nijmeijer1, Zandrie Borneman1
1Membrane Materials and Processes, Department of Chemical Engineering and Chemistry, Eindhoven University of Technology, P.O. Box 513, 5600 MB Eindhoven, The Netherlands.
ACS electrochemistry
|August 13, 2025
概括
用聚胺醇 (PBI) 涂层修改双极膜 (BPM) 可以显著降低由盐污染引起的过度潜在. 这种增强改善了pH梯度的能量收获,并提高了流电池的电压效率.
科学领域:
- 膜科学和技术 膜科学和技术
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学是一种材料科学.
背景情况:
- 双极膜 (BPMs) 暴露在前向偏差 (FB) 下的高超潜力,当被像NaCl.Cl这样的盐污染时.
- 在BPM结处的盐离子积累阻碍了H+和OH-运输,增加了电阻,减少了水的重组.
- 离子交换层 (AEL) 的OH-/Cl-选择性差导致"离子阻塞"现象,特别是在Cl-污染的情况下.
研究的目的:
- 调查聚胺醇 (PBI) 涂层在BPM AELs上的有效性,以减轻盐引起的过度潜力.
- 提高BPM的OH-/Cl-选择性,以提高污染溶液中的性能.
- 评估PBI修改对BPM能源采集和流电池应用的影响.
主要方法:
- 修改了BPM AEL,使用微米以下厚的PBI涂层.
- 对AEL和PBI之间的离子交联和接口特性进行分析.
- 对Cl-离子的离子排除机制 (大小排除和多南排除) 的研究.
- 在盐污染溶液中的前向偏差下对PBI涂层BPM的性能评估.
主要成果:
- PBI涂层创造了一个更密集的接口,增强了Cl-离子的尺寸排除.
- 在PBI中,去化胺醇单元为Cl-离子提供了Donnan排除,同时允许OH-运输.
- 用PBI涂层的BPM在盐污染的酸溶液中显示出明显较低的过度潜能.
- 通过PBI涂层,从pH梯度收集能量的峰值功率密度增加了1.6倍.
- 在流动电池模拟中,BPM计算的电压效率在100A/m2.2时从-3.7%增加到57%.
结论:
- PBI涂层有效地提高了BPM的OH-/Cl-选择性,防止了离子阻塞.
- 经过修改的BPM在能源采集和流量电池应用中表现出卓越的性能.
- 经PBI修改的BPM为在具有挑战性的,盐污染的环境中运行提供了有希望的解决方案.
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