الیکٹرولیزر میں جھلی کا مواد کتنا اہم ہے؟

فی الحال مشہور الک ، پیم ،AEMالیکٹرولائزرز کے کام کرنے کے مختلف اصول ہیں ، اور الیکٹرولائزر قسم کا نام جھلی کے مواد سے قریب سے متعلق ہے۔

جھلی کا مواد ایک کلیدی مواد ہے جو رد عمل کے طریقہ کار ، کام کرنے کی کارکردگی ، استحکام اور الیکٹرولائزر کی حفاظت کا تعین کرتا ہے ، اور یہ الیکٹروائلیزر آلات میں ایک اہم ترین اجزاء میں سے ایک ہے۔ آئن/پروٹون چینلز فراہم کرنے اور گیسوں کو الگ تھلگ کرنے میں جھلی کا مواد ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔ اس مضمون میں الکلائن (ALK) الیکٹرولائزرز اور لیتے ہیںپروٹون ایکسچینج جھلی (PEM) الیکٹرولائزرزکام کرنے کے طریقہ کار ، اہم کارکردگی ، اور جھلیوں کے مواد کی بہتری کی سمت کا تجزیہ کرنے کی مثال کے طور پر ، اور صنعت کے حوالہ کے لئے جھلی کے مواد کی اہمیت کا تجزیہ کرتا ہے۔

1 الکلائن الیکٹرولائزر (ALK)

- کام کرنے کا طریقہ کار: ہائیڈروکسیل آئنوں (OH-) غیر محفوظ جھلیوں سے گزرتے ہیں

میں ہائیڈروجن پروڈکشن کا اصولالکلائن الیکٹرولائزریہ ہے کہ کیتھوڈ میں ، پانی کے انووں کو ہائیڈروجن آئنوں اور ہائیڈرو آکسائیڈ آئنوں میں گل جاتا ہے۔ کیتھوڈ اور انوڈ کے مابین الیکٹرک فیلڈ فورس کی کارروائی کے تحت انوڈ تک پہنچنے کے لئے ہائیڈروکسیل آئن (OH-) غیر محفوظ جھلی سے گزرتے ہیں ، اور پانی کے انووں اور آکسیجن انووں کو پیدا کرنے کے لئے الیکٹرانوں سے محروم ہوجاتے ہیں۔ الیکٹران حاصل کرنے ، ہائیڈروجن ایٹم پیدا کرنے ، اور ہائیڈروجن انو اور ہائیڈروجن گیس پیدا کرنے کے لئے کیتھڈ پر ہائیڈروجن آئن باقی ہیں۔

چترا: الکلائن الیکٹرولائزر اصول کا اسکیمیٹک آریھ

ابتدائی دنوں میں ، ایسبیسٹوس کو ڈایافرام مادے کے طور پر استعمال کیا جاتا تھا ، لیکن الکلائن الیکٹرویلیٹس میں ایسبیسٹوس کی سوجن اور انسانی جسم کو ایسبیسٹوس کے نقصان نے اسے آہستہ آہستہ ختم کردیا۔ فی الحال ، انڈسٹری میں بڑے پیمانے پر استعمال ہونے والا ڈایافرام پولیفینیلین سلفائڈ (پی پی ایس) تانے بانے پر مبنی ایک نیا جامع ڈایافرام ہے۔

الکلائن الیکٹرولائزر کا ڈایافرام الکلائن الیکٹروائلزر میں آئن کی ترسیل اور گیس کی تنہائی میں ایک کردار ادا کرتا ہے۔ اس کی موٹائی ، ہائیڈرو فیلیسیٹی ، پوروسٹی اور تاکنا سائز الیکٹرولیسس کی کارکردگی (جس میں مزاحمت ، بجلی کی کثافت ، ہائیڈروجن پروڈکشن کی یونٹ بجلی کی کھپت وغیرہ شامل ہے) سے بہت قریب سے تعلق ہے ، اور ہائیڈروجن کی پاکیزگی پر بھی اس کا ایک اہم اثر پڑتا ہے۔

mater مادی خصوصیات: آئن چالکتا اور ہوا کی تنگی اس کی کلیدی خصوصیات ہیں ، جو مزاحمت ، پاکیزگی اور حفاظت کو متاثر کرتی ہیں۔

1) آئنک چالکتا ہائیڈرو فیلیسیٹی سے متعلق ہے ، جو بجلی کی کثافت اور مزاحمت کو متاثر کرتی ہے۔

ڈایافرام کے افعال میں سے ایک یہ ہے کہ آئنوں کی آزادانہ حرکت کی اجازت دی جائے۔ الکلائن الیکٹرولائزر کے سرکٹ میں جہاں رد عمل ہوتا ہے ، حل میں ہائیڈرو آکسائیڈ آئن موجود ہیں۔ لہذا ، ڈایافرام کی ہائیڈرو فیلیسیٹی/ہائیڈرو فوبیکیٹی اور حل براہ راست آئن چالکتا ، یعنی مزاحمت کو متاثر کرے گا۔

نظریہ میں ، ہائیڈرو فیلیسیٹی جتنی بہتر ، بہتر چالکتا ، داخلی مزاحمت کم ، اور فی یونٹ ہائیڈروجن آؤٹ پٹ بجلی کی کھپت کم ؛ ایک ہی وقت میں ، بہتر ہائیڈرو فیلیسیٹی بھی اس بات کو یقینی بنا سکتی ہے کہ ہائیڈروجن اور آکسیجن کو الگ تھلگ کرتے ہوئے آئنوں سے گزریں۔ فی الحال ، زیادہ تر تحقیق میں یہ بھی مرکوز ہے کہ ڈایافرام کی ہائیڈرو فیلیسیٹی کو کس طرح بہتر بنایا جائے۔

2) ڈایافرام ہائیڈروجن اور آکسیجن کو الگ کرتا ہے ، اور ہوا کی تنگی پاکیزگی کو متاثر کرتی ہے۔

ڈایافرام کا ایک اور اہم کام الیکٹروکاٹیلیٹک عمل میں پیدا ہونے والے ہائیڈروجن اور آکسیجن کو الگ تھلگ کرنا ہے۔ ڈایافرام کیتھوڈ چیمبر کو انوڈ چیمبر سے الگ کرتا ہے ، اور ہائیڈروجن اور آکسیجن کی علیحدگی کو حاصل کرنے کے لئے اپنے متعلقہ بہاؤ چینلز کے ذریعے الکلائن الیکٹرویلیزر سے باہر نکلتا ہے۔ آپریشن کے دوران کیتھوڈ اور انوڈ کے مابین دباؤ کے فرق کے اتار چڑھاو کی وجہ سے ، ڈایافرام کی ہوا کی تنگی اور استحکام آؤٹ لیٹ کی پاکیزگی کو متاثر کرے گا ، اور یہ الیکٹرویلائزر کے محفوظ آپریشن کو یقینی بنانے کی کلید بھی ہے۔

- جسمانی بہتری: جامع جھلی پوروسٹی اور موٹائی کو ایڈجسٹ کرکے ڈایافرام کی متعلقہ کارکردگی کو بہتر بنا سکتی ہے۔

ایک طرف جھلی مادی کارکردگی کی بہتری کے ل various ، مختلف اداروں کی تحقیق خود ہی مادے کی کارکردگی کو بہتر بناتی ہے۔ دوسری طرف ، متعلقہ کارکردگی کو بہتر بنانے کے لئے پی پی ایس تانے بانے کی سطح پر فنکشنل کوٹنگ کا اطلاق ہوتا ہے ، جس سے "سینڈوچ" جامع ڈایافرام تشکیل ہوتا ہے۔

جامع ڈایافرام بنیادی طور پر اس کی سطح پر پولیمر اور زرکونیم آکسائڈ کے مرکب کے ساتھ لیپت کیا جاتا ہے۔ اس کی تشکیل اور تناسب ، اور کوٹنگ کے عمل کا انتخاب ڈایافرام کی کارکردگی کو متاثر کرنے کی کلید ہے۔

ان میں ، پوروسٹی ، تاکنا سائز ، اور موٹائی جامع جھلی ٹکنالوجی کی تشخیص کے لئے کچھ اشارے ہیں۔

چترا: پی پی ایس جامع مواد

1) تاکنا سائز اور پوروسٹی کے مابین توازن مزاحمت اور ہوائی پن کو متاثر کرے گا۔

تاکنا کا کردار الیکٹرولائٹ میں آئنوں اور کیشنز کی ترسیل کے لئے ایک چینل فراہم کرنا ہے ، الیکٹرولیسس کے عمل کی داخلی مزاحمت کو کم کرنا ، بلکہ ہائیڈروجن اور آکسیجن کو الگ تھلگ کرنا ہے۔ اگر تاکنا سائز بہت بڑا ہے تو ، ڈایافرام کی ہوا سے چلنے والی بات متاثر ہوگی ، اور اگر یہ بہت چھوٹا ہے تو ، آئنوں کی منتقلی میں رکاوٹ بنی ہوگی۔ پوروسٹی کے لئے بھی یہی بات ہے۔ لہذا ، چھیدوں کا موثر ڈیزائن اور کنٹرول بہت اہم ہے۔ ڈایافرام کے تاکنا سائز اور پوروسٹی کو ایک ہی وقت میں اعلی ہوا سے چلنے اور ڈایافرام کی کم داخلی مزاحمت کو یقینی بنانے کے لئے ایک زیادہ سے زیادہ قیمت تک پہنچنا چاہئے۔ لہذا ، تاکنا ساخت کی اصلاح بھی ڈایافرام ریسرچ کی توجہ کا مرکز ہے۔

چترا: مختلف جامع مواد کے SEM سوراخ

2) خود ڈایافرام کی موٹائی کو بھی کم داخلی مزاحمت اور مضبوط مدد کے مابین توازن کو پورا کرنا چاہئے۔

جامع ڈایافرام کے لئے ، موٹائی بھی ایک اہم پیرامیٹر ہے۔ موٹائی ڈایافرام کی جسمانی طاقت اور الیکٹرویلیٹک سیل کی داخلی مزاحمت کو متاثر کرتی ہے۔ موٹائی جتنی موٹائی ہوگی ، سپورٹ اتنا ہی مضبوط ہے ، لیکن الیکٹرویلیٹک سیل کی داخلی مزاحمت اتنی ہی زیادہ ہے۔ فی الحال مارکیٹ میں ڈایافرام کی موٹائی عام طور پر 500μm ~ 600μm کے ارد گرد ہوتی ہے۔

2 پروٹون ایکسچینج جھلی الیکٹرولائزر (PEM)

- کام کرنے کا طریقہ کار: ہائیڈروجن پروٹون گزرتے ہیںپروٹون ایکسچینج جھلی

پروٹون ایکسچینج جھلی الیکٹرولائزر خود ٹھوس پولیمر الیکٹرولائٹ الیکٹروولیزر (ایس پی ای) سے تیار ہوا۔ ڈوپونٹ کے ذریعہ دریافت کردہ پرفلووروسلفونک ایسڈ جھلی کی دریافت اور پیشرفت کی وجہ سے ، اس کا نام جھلی کے مواد کے نام پر رکھا گیا تھا اور اسے پروٹون ایکسچینج جھلی الیکٹروائلزر کہا جاتا ہے۔ ان میں سے بیشتر اب بھی ڈوپونٹ کی پرفلووروسلفونک ایسڈ جھلی کی ٹیکنالوجی پر استعمال اور بہتر ہیں۔

الکلائن الیکٹرولائزر کے اصول کے برعکس ،پیم الیکٹروائزرڈایافرام سے گزرنے والے ہائیڈرو آکسائیڈ آئن نہیں ہیں ، لیکن ہائیڈروجن پروٹون (H+) پروٹون ایکسچینج جھلی سے گزر رہے ہیں۔ یعنی ، ہائیڈروجن پروٹون (H+) ، الیکٹران (E-) ، اور آکسیجن تیار کرنے کے لئے مثبت الیکٹروڈ پر ایک ہائیڈرولیسس رد عمل پایا جاتا ہے۔ پروٹون PEM جھلی سے گزرتے ہیں اور ہائیڈروجن ایٹم بننے کے لئے الیکٹرانوں کے ساتھ مل جاتے ہیں ، اور ہائیڈروجن ایٹم ایک دوسرے کے ساتھ مل جاتے ہیں تاکہ ہائیڈروجن انو تشکیل پائیں۔

چترا: PEM الیکٹرولائزر کا اصول

mater مادی خصوصیات: پروٹون چالکتا اور ہوا سے چلنے والی کلیدی خصوصیات ہیں

1) پی ای ایم کی پروٹون چالکتا پانی کے مواد سے متعلق ہے ، جو مزاحمت اور بجلی کی کثافت کو متاثر کرتی ہے۔

پروٹون ایکسچینج جھلی پرفلووروسولفونک ایسڈ (PSA) آئن پولیمر پر مشتمل ہے ، جو بنیادی طور پر ٹیٹرافلوورویتھیلین (TFE) اور مختلف پرفلووروسولفونک ایسڈ monomers کا ایک کوپولیمر ہے۔ پروٹون آئن پولیمر ، یعنی سلفونک ایسڈ گروپس کے ذریعہ کئے جاتے ہیں۔ سلفونک ایسڈ گروپس ہائیڈرو فیلک گروپس ہیں اور ان کے قریب ہائیڈرو فیلک علاقوں کی تشکیل کرسکتے ہیں۔ پروٹونز پانی کے مناسب مواد والے علاقوں میں آزادانہ طور پر منتقل ہونے کا زیادہ امکان رکھتے ہیں ، جس سے پورے PEM الیکٹرویلیزر کے لئے کم مزاحمت اور اعلی بجلی کی کثافت حاصل کرنا آسان ہوجاتا ہے ، اور ہائیڈروجن کی پیداوار کے فی یونٹ بجلی کی کھپت بھی کم ہے۔

3) PEM بجلی کی تبدیلیوں کا فوری جواب دے سکتا ہے ، لہذا اس کی ہوا سے چلنے کے ل high اعلی تقاضے ہیں۔

پروٹون ایکسچینج جھلی کی پروٹون ترسیل کی کارکردگی الکلائن الیکٹرویلیزر آئن کنڈکشن کی کارکردگی سے بہتر ہے ، اور ان پٹ پاور میں ہونے والی تبدیلیوں کا فوری جواب دے سکتی ہے۔ جب بجلی کم ہو تو ، آکسیجن اور ہائیڈروجن کی گیس کی پیداوار میں بھی کمی واقع ہوگی۔ اگر ہوا کی تنگی اچھی نہیں ہے تو ، آکسیجن اور ہائیڈروجن میں نجاستوں کی حراستی میں اضافہ ہوگا ، جس کی وجہ سے خطرہ ہوگا۔

- فزکس اور اس کی بہتری: PEM جھلی کی موٹائی ایڈجسٹمنٹ اور کیٹیلسٹ اور گیس بازی پرت کا مجموعہ اس کی کارکردگی کو فائدہ اٹھائے گا۔

1) چالکتا اور استحکام کے مابین توازن تلاش کرنے کے لئے موٹائی کی ضرورت ہے۔

فی الحال ، کی موٹائیپروٹون ایکسچینج جھلیعام طور پر 100 ~ 175μm کے درمیان ہوتا ہے۔ پروٹون ایکسچینج جھلی کی موٹائی براہ راست پروٹون چالکتا کو متاثر کرتی ہے۔ پتلی موٹائی ، جھلی کے اس پار پروٹون کی مزاحمت چھوٹی ہے۔ لیکن ایک ہی وقت میں ، بہت پتلی جھلی میں اینٹی سائلنگ فورس ، مکینیکل استحکام اور ہوا کی تنگی کی ناقص ہے۔ فی الحال ، PEM جھلی کی موٹائی بھی تحقیق کی ایک اہم سمت ہے۔

2) کیٹیلسٹ پرت کی غیر محفوظ ڈھانچہ اور گیس بازی پرت کی معاون ڈھانچہ جھلی کے کام کو متاثر کرسکتا ہے۔

اتپریرک کے ذریعہ تشکیل دی جانے والی کاتالک پرت وہ اصل جگہ ہے جہاں رد عمل جھلی کے الیکٹروڈ میں ہوتا ہےپیم الیکٹروائزر. اتپریرک ذرات کی سطح کو قریب سے منسلک کرنے کی ضرورت ہےپروٹون ایکسچینج جھلیپروٹون کی منتقلی کے لئے. کاتالک پرت کی فلافی غیر محفوظ ڈھانچہ پروٹون کی ترسیل کی کارکردگی کو بڑھا سکتی ہے۔ اگرچہ گیس کے بازی پرت براہ راست رد عمل میں حصہ نہیں لیتی ہے ، لیکن یہ پانی ، گیس ، حرارت وغیرہ کے لئے چینلز مہیا کرتی ہے ، اور حفاظتی کردار ادا کرتی ہے۔ اس میں اتپریرک پرت اور پروٹون جھلی کو نقصان پہنچنے سے بچانے کے ل a ایک خاص لچک ہونی چاہئے ، اور اسی کے ساتھ ساتھ اس میں پتلی پروٹون جھلی کی حمایت کرنے کے لئے ایک خاص سختی ہونی چاہئے۔

چترا: PEM الیکٹرولائزر کے MEA کا اسکیمیٹک ڈایاگرام

نتیجہ

چاہے نسبتا pot پختہ کے نقطہ نظر سےالکلائن الیکٹرولائزرٹیکنالوجی یاپروٹون ایکسچینج جھلی الیکٹرولائزرٹکنالوجی جو مستقل طور پر کامیابیاں بنا رہی ہے ، جھلی کے مواد ایک بہت اہم کردار ادا کرتے ہیں ، اور سب سے اہم کام آئنوں/پروٹونز اور گیسوں کو الگ تھلگ کرنے کے لئے ہیں۔

جھلی کی کارکردگی میں بہتری کے ل residence ، ریسرچ کو عام طور پر آئن/پروٹون چالکتا کو بہتر بنانے کے ل around ، مزاحمت کو کم کرنے کے ل. کیا جاتا ہے ، جبکہ ہوا کی تنگی اور استحکام کو یقینی بناتے ہیں۔ خاص طور پر ، ایک طرف ، تحقیق خود مادے کی خصوصیات کے گرد کی جائے گی ، جس میں ہائیڈرو فیلیسیٹی (پانی کی جذب) ، چالکتا ، ہوا کی تنگی ، کیمیائی استحکام وغیرہ شامل ہیں۔ دوسری طرف ، ہم اپنی کارکردگی کو ایڈجسٹ کرکے یا دوسرے مواد کے ساتھ تعاون کرکے جھلی کی موٹائی ، پوروسٹی ، مکینیکل سپورٹ وغیرہ کے لحاظ سے توازن تلاش کرتے رہیں گے۔