碱性阴离子交换膜燃料电池工作原理(电解池中阳离子交换膜作用)

离子交换膜的原理是什么

离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。

阳离子交换树脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂，其结构式可简单表示为R—SO3H，式中R代表树脂母体，其交换原理为

2R—SO3H＋Ca2＋ （R—SO3）2Ca＋2H+

这也是硬水软化的原理。

阴离子交换树脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亚胺基（—NH2）等碱性基团。它们在水中能生成OH-离子，可与各种阴离子起交换作用，其交换原理为

R—N（CH3）3OH＋Cl- R—N（CH3）3Cl＋OH-

由于离子交换作用是可逆的，因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤，可恢复到原状态而重复使用，这一过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗；阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理，进行再生。

离子交换树脂的用途很广，主要用于分离和提纯。例如用于硬水软化和制取去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等。

碱性燃料电池的原理

使用的电解质为水溶液或稳定的氢氧化钾基质，且电化学反应也与羟基（-OH）从阴极移动到阳极与氢反应生成水和电子略有不同。这些电子是用来为外部电路提供能量，然后才回到阴极与氧和水反应生成更多的羟基离子。

负极反应：2H2 + 4OH- → 4 H2O + 4e-

正极反应：O2 + 2H2O + 4 e- → 4OH-

碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此，它们的启动也很快，但其电力密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十来倍，在汽车中使用显得相当笨拙。不过，它们是燃料电池中生产成本最低的一种电池，因此可用于小型的固定发电装置。

如同质子交换膜燃料电池一样，碱性燃料电池对能污染催化剂的一氧化碳和其它杂质也非常敏感。此外，其原料不能含有二氧化碳，因为二氧化碳能与氢氧化钾电解质反应生成碳酸钾，降低电池的性能。

阴阳离子交换膜是干什么

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 如钠型磺酸型:固定基团是磺酸根

解离离子是钠离子，阳离子交换膜可以看作是一种高分子电解质,他的高分子母体是不溶解的,而连接在母体上的磺酸集团带有负电荷和可解离离子相互吸引着,他们具有亲水性由于阳膜带负电荷,虽然原来的解离正离子受水分子作用解离到水中,但在膜外我们通电通过电场作用,带有正电荷的阳离子就可以通过阳膜,而阴离子因为同性排斥而不能通过,所以具有选择透过性。

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[1]

。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。

化学问题什么是两性离子交换膜主要内容

一般以-nh3+、-nr2h+或者-pr3+等阳离子作为活性交换基团，阳离子交换膜可以看作是一种高分子电解质,而阴离子因为同性排斥而不能通过、水处理工业。阴离子交换膜具有非常广泛的应用，在氯碱工业、新型超级电容器等方面的应用也得到关注和研究，它是分离装置、湿法冶金以及电化学工业等领域都起到举足轻重的作用[1]

,他的高分子母体是不溶解的，并且在阴极产生oh-作为载流子,而连接在母体上的磺酸集团带有负电荷和可解离离子相互吸引着、重金属回收，阴离子交换膜作为电池隔膜在液流储能电池,他们具有亲水性由于阳膜带负电荷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,带有固定基团和可解离的离子

如钠型磺酸型、提纯装置以及电化学组件中的重要组成部分，因此还被称为离子选择透过性膜,带有正电荷的阳离子就可以通过阳膜,阳离子膜通常是磺酸型的，随着新型化学电源的发展,但在膜外我们通电通过电场作用，对阴离子具有选择透过性作用。近年来,所以具有选择透过性，经过阴离子交换膜的选择透过性作用移动到阳极:固定基团是磺酸根

解离离子是钠离子,虽然原来的解离正离子受水分子作用解离到水中。

阴离子交换膜的本质是一种碱性电解质、碱性阴离子交换膜燃料电池

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