碱性电解水制氢用离子溶解膜（ISM）

主要观点总结

本文介绍了碱性电解水制氢中使用的隔膜（隔离器）的原理，重点阐述了基于聚苯并咪唑（PBI）的离子溶解膜的相关特性。文章提到了PBI衍生物m-PBI在碱性环境下的酸碱平衡、电解质吸收、离子电导率以及面临的挑战，如聚合物骨架降解等问题。此外，文章还介绍了其他替代膜化学物质的研究和开发情况，如非pbi聚合物体系等。

关键观点总结

关键观点1: PBI的离子溶解膜特性

PBI的离子溶解膜具有良好的导电性和气体阻隔特性。用于碱性电解作为隔膜的PBI衍生物中，应用最多的是聚（2,2′-（间苯二酚）-5,5′-联苯并咪唑）（m-PBI）。它在碱性环境下具有酸碱平衡，电解质吸收率高，离子电导率峰值与电解质吸收峰值一致。

关键观点2: m-PBI的挑战和解决方案

m-PBI在碱性水电解条件下面临的主要挑战是聚合物骨架降解。通过交联膜基质可以延长其稳定性周期。使用非贵金属的催化剂可以增加设备级的寿命。值得注意是，降低碱度也将减缓降解，从而延长使用寿命。

关键观点3: 替代膜化学物质的研究

为了克服PBI膜的稳定性问题，研究人员正在探索基于替代亲水聚合物系统的化学方法。例如，非pbi聚合物体系、聚靛红等兼具高电解质吸收性和导电性以及在碱性环境中的优异稳定性。

文章预览

《氢眼所见》：有缘可添加微信“13480834343” 以隔膜为例， Zirfon 分离器 （隔膜）的孔径在大体上约为 150 nm，但在接近表面时则更小。但大多数 AEM（阴离子交换膜） 都有 1 nm或更大一些的亲水畴（结构域），这是由疏水性聚合物骨架和亲水性季铵基团在吸水时发生相分离而形成的。 离子溶解膜（ISM） 是一种相分离倾向较低的膜，通过膨胀将 KOH 溶液吸收到聚合物链之间的体积中。这是通过将亲水基团直接置于聚合物骨架上，并提供高密度的带电或极性基团来实现的。研究最多的水性碱性体系是掺杂 KOH 的聚苯并咪唑（PBI），它最早由 Xing 和 Savadogo 提出应用于碱性燃料电池。虽然原始的 PBI 本身实际上不导电，但在强碱作用下，苯并咪唑胺基（ pK a = 12.8）会发生去质子化，形成相应的苯并咪唑内酯，从而增强聚合物的极性，增加对水和 KOH 的吸收 ………………………………