德國FUMATECH BWT陰離子交換膜

簡要描述：德國FUMATECH BWT陰離子交換膜用于燃料電池的 fumapem® 高性能膜：



全氟磺酸/聚四氟乙烯共聚物是用于燃料電池應(yīng)用的質(zhì)子交換膜的標(biāo)準(zhǔn)聚合物材料。膜具有高耐化學(xué)性和機(jī)械性的特點，這也可以通過使用增強(qiáng)織物來提高，以確保產(chǎn)品的處理和使用壽命。
用于 LT-PEM
的膜材料 燃料電池中兩種應(yīng)用的膜均基于 PFSA 聚合物，可作為長側(cè)鏈 (LSC) 或短側(cè)鏈 (SSC) 使用。對

產(chǎn)品型號： fumasep FAAM-40-20*30cm

所屬分類：隔膜

更新時間：2024-05-15

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FUMATECH BWT GmbH 的名稱代表“功能性膜和系統(tǒng)技術(shù)"。在比蒂格海姆-比辛根（巴登-符騰堡）工廠，作為膜制造商和工廠建設(shè)者，致力于燃料電池技術(shù)和用于水處理和工藝解決方案處理的膜技術(shù)！

FUMATECH BWT GmbH “功能膜和系統(tǒng)工程"將水作為所有生命形式的基礎(chǔ)，將能源作為提高生活質(zhì)量的基礎(chǔ)，將能源和供水的重要任務(wù)捆綁在一起。在比蒂格海姆-比辛根工廠，F(xiàn)UMATECH BWT活躍于燃料電池技術(shù)和膜分離技術(shù)領(lǐng)域，特別是在水溶液處理方面。

該公司在膜生產(chǎn)和膜分離技術(shù)方面擁有超過 25 年的經(jīng)驗。對于 FUMATECH BWT GmbH 充滿活力的團(tuán)隊來說，特別受益的是其高素質(zhì)員工在聚合物化學(xué)、膜生產(chǎn)和工業(yè)廠房建設(shè)等所有領(lǐng)域的多年經(jīng)驗。

膜電解是一個過程，其中兩個電極反應(yīng)，即陰極還原和陽極氧化，與帶電離子的傳輸和轉(zhuǎn)化有關(guān)。在膜電解中，電極反應(yīng)是實際材料分離過程中的步驟。膜的任務(wù)是液壓分離陽極回路（陽極電解液）和陰極回路（陰極電解液）以避免不希望的副反應(yīng)，將電極反應(yīng)與分離步驟結(jié)合或分別隔離在電極處形成的產(chǎn)物。在水電解的情況下，這些可以是氣態(tài)產(chǎn)物，例如氧氣和氫氣，

經(jīng)常觀察到的電化學(xué)反應(yīng)包括金屬沉積以及在陰極形成氫氣和有機(jī)化合物的陽極氧化以及諸如氯化物、亞硝酸鹽等離子。

氧化和還原反應(yīng)都具有工業(yè)意義。氯化鈉電解生產(chǎn)氯氣和燒堿是重要的電膜工藝，如今年產(chǎn)氯氣約4800萬噸，其中30%以上通過膜電解工藝轉(zhuǎn)化。此外，膜電解用于生產(chǎn)次氯酸鈉，用于飲用水消毒。最近，用于生產(chǎn)臭氧、二氧化氯或次氯酸的電解也越來越多地用于飲用水消毒。

FUMATECH BWT GmbH 為從實驗室規(guī)模到工業(yè)應(yīng)用的膜電解提供必要的膜和合格的多室膜組件（電解槽）。

FUMATECH BWT主要應(yīng)用領(lǐng)域：

電池技術(shù)

燃料電池

膜分離技術(shù)

水處理

水電解

FUMATECH BWT主要產(chǎn)品：

水電解：

PEM電解

作為電轉(zhuǎn)氣概念的一部分，使用 PEM 電解制氫是未來能源生產(chǎn)最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。該過程代表了燃料電池功能的逆轉(zhuǎn) 基本成分 H 2和 O 2通過電化學(xué)通過施加電壓引發(fā)的反應(yīng)。作為高功能隔膜，質(zhì)子傳導(dǎo)膜是關(guān)鍵的核心部件，聚合物基體中的功能性化學(xué)側(cè)基導(dǎo)致 H +-離子從陽極通過膜轉(zhuǎn)移到陰極。在那里，這些質(zhì)子與電子重新結(jié)合，電子也通過電導(dǎo)體傳導(dǎo)到陰極，形成高純度氫。同時，產(chǎn)生的氧氣在陽極側(cè)分離，也可以以非常純凈的形式儲存或直接使用。

陽極反應(yīng)          H 2 O → 2 H + + 0.5 O 2 + 2 e -

陰極反應(yīng)       2 H + + 2 e - → H 2

在總體平衡中，當(dāng)水分解時，每個水分子形成一分子H 2和0.5分子O 2 。

PEM 水電解可實現(xiàn)高電流密度，這主要基于所用膜的高質(zhì)子傳導(dǎo)性。FUMATECH BWT GmbH 在該應(yīng)用領(lǐng)域提供各種織物增強(qiáng)膜。它們的特點是優(yōu)異的質(zhì)子傳導(dǎo)性和反應(yīng)物的低交叉。除此之外，還具有很高的耐化學(xué)性和機(jī)械性。特別是由于織物增強(qiáng)，膜可以在增加的操作壓力下使用。膜的高穩(wěn)定性支持整個電解系統(tǒng)的使用壽命。

堿性電解

堿性電解已經(jīng)是一個成熟的工業(yè)過程。使用該工藝產(chǎn)生的氫氣具有純度高的特點，因此主要用于化學(xué)工藝技術(shù)。但特別是對于未來的能源行業(yè)來說，這種制氫工藝代表了一種有吸引力的附加工具。使用功能膜高效轉(zhuǎn)移 OH-- 在此應(yīng)用中，離子的需求近年來穩(wěn)步增長。對所用膜材料的化學(xué)穩(wěn)定性要求非常高。使用高達(dá) 40% 的 KOH 溶液。工業(yè)系統(tǒng)的工作溫度有時會超過 80 °C，并且計劃在未來將工作壓力提高到 30 bar 左右。

在堿性電解池中，水在陰極分解為 H 2和 OH - 。

電池中的電化學(xué)過程如下：

陰極反應(yīng)       2 H 2 O + 2 e - → H 2 + 2 OH -

陽極反應(yīng)          2 OH - → 0.5 O 2 + H 2 O + 2 e -

在總體平衡中，從每個水分子中獲得一個氫分子和一個氧粒子。

FUMATECH BWT GmbH 提供用于堿性電解的高導(dǎo)電性和低 H 2交叉的自支撐和織物增強(qiáng)膜。降低的氫滲透性尤其代表了提高整個電解系統(tǒng)效率的重要好處。

fumasep® - 用于水處理的離子交換膜：

FUMATECH BWT GmbH - 功能膜和植物技術(shù)公司 - 是用于各種電化學(xué)過程的離子交換膜的制造商之一。我們的現(xiàn)代化涂層設(shè)備生產(chǎn)多孔、無孔和功能性膜，具有出色的耐酸、堿、溶劑和氧化性。憑借我們在潔凈室中的新膜包衣工廠、我們進(jìn)一步改進(jìn)的聚合物生產(chǎn)和滿足所有未來要求的空氣凈化系統(tǒng)，我們在水處理技術(shù)的新市場又邁出了重要一步，使用燃料電池的創(chuàng)新能量轉(zhuǎn)換和使用電池的能量存儲。fumasep 膜是使用 FUMATECH 專有的溶液繪圖技術(shù)制造的。它們以標(biāo)準(zhǔn)板材尺寸提供，例如 200 x 300 毫米、520 x 520 毫米、520 x 1050 毫米和根據(jù)要求提供的其他尺寸。最大寬度為 1650 mm，可生產(chǎn)厚度為 10 µm 至 500 µm 的卷材。

德國FUMATECH BWT陰離子交換膜

類型 fumasep FAS 和 fumasep FKS 是用于電滲析和反向電滲析的均相標(biāo)準(zhǔn)陰離子和陽離子交換膜。這些是有和沒有增強(qiáng)的廉價膜類型。根據(jù)應(yīng)用，這些膜類型在厚度、電導(dǎo)率、選擇性滲透率和薄層電阻方面進(jìn)行了優(yōu)化。推薦的應(yīng)用包括脫鹽過程、鹽、酸和堿的濃縮，以及從飲用水中去除氮化合物。

用于雙極膜電滲析的膜
我們的產(chǎn)品 fumasep FAB、FKB 和 FBM 專為雙極膜電滲析而設(shè)計和優(yōu)化。EDBM 是用于鹽分離的常規(guī)電滲析與用于將鹽轉(zhuǎn)化為相應(yīng)酸和堿的電化學(xué)水分解的組合。fumasep FAB是一種陰離子交換膜，具有阻斷質(zhì)子以獲得高濃度酸的特性。fumasep FKB 是一種陽離子交換膜，針對高陽離子傳輸和高抑制 OH 離子進(jìn)行了優(yōu)化。fumasep FBM 是一種雙極膜，可誘導(dǎo)水分解成質(zhì)子和氫氧根離子。雙極膜 fumasep FBM 結(jié)合了高選擇性和效率以及寬 pH 范圍內(nèi)的高化學(xué)穩(wěn)定性，非常好的機(jī)械穩(wěn)定性和低電阻。它非常適合從相應(yīng)的鹽類生產(chǎn)酸和堿，以及生物燃料電池等創(chuàng)新概念。獲得多層膜由選擇性陰離子和陽離子交換層組成。水在特殊的中間層中解離成質(zhì)子和氫氧根離子。水通過滲透作用轉(zhuǎn)移到這一層。水在特殊的中間層中解離成質(zhì)子和氫氧根離子。水通過滲透作用轉(zhuǎn)移到這一層。水在特殊的中間層中解離成質(zhì)子和氫氧根離子。水通過滲透作用轉(zhuǎn)移到這一層。

特殊膜類型
fumasep FAD陰離子交換膜是質(zhì)子和陰離子傳輸性能優(yōu)異，金屬離子保留效率高的膜類型。這些特性對于在擴(kuò)散滲析系統(tǒng)中用于從使用過的工藝浴溶液中回收游離酸（例如來自表面整理或紡織加工）中的操作是必需的。根據(jù)工藝的不同，通過這種方式可以回收多達(dá) 95% 的游離酸和多達(dá) 80% 的堿并返回到生產(chǎn)過程中，這意味著精加工浴或廢水處理所需的化學(xué)品也可以回收。 saved.fumasep FAP 是一種耐氯陰離子交換膜，它還可以傳輸質(zhì)子。該膜適用于各種應(yīng)用。

用于電解的氟化膜 fumasep F 型是基于全氟磺酸/PTFE 共聚物的陽離子交換膜，具有出色的化學(xué)穩(wěn)定性和出色的離子電導(dǎo)率，可用于電解。生產(chǎn)的膜具有和不具有增強(qiáng)的機(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定性。另一個應(yīng)用是生產(chǎn)用于水消毒的次氯酸鈉和次氯酸。

德國FUMATECH BWT陰離子交換膜用于燃料電池的 fumapem® 高性能膜：

全氟磺酸/聚四氟乙烯共聚物是用于燃料電池應(yīng)用的質(zhì)子交換膜的標(biāo)準(zhǔn)聚合物材料。膜具有高耐化學(xué)性和機(jī)械性的特點，這也可以通過使用增強(qiáng)織物來提高，以確保產(chǎn)品的處理和使用壽命。

用于 LT-PEM
的膜材料 燃料電池中兩種應(yīng)用的膜均基于 PFSA 聚合物，可作為長側(cè)鏈 (LSC) 或短側(cè)鏈 (SSC) 使用。對于固定應(yīng)用，自 1990 年代以來一直使用 LSC PFSA。FUMATECH 在這種聚合物上制造的膜是 fumapem F-940-RFS。這通過各種電化學(xué)方法綜合表征，并在化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性方面表現(xiàn)出非常好的抵抗力。

對于在功率密度和相對濕度方面需要更高容差的應(yīng)用，SSC PFSA 是合適的原材料。fumapem FS-930-RFS 膜具有低電阻和特別好的能力，可以在不犧牲性能的情況下應(yīng)對運(yùn)行期間的短期濕度波動。

F-940-RFS 和 FS-930-RFS 這兩種膜均已在各種應(yīng)力條件下進(jìn)行了測試，在預(yù)期壽命方面取得了出色的結(jié)果。短側(cè)鏈膜 fumapem FS-715-RFS 通常用于汽車應(yīng)用。

15 µm 厚的增強(qiáng)膜的特點是電阻特別低，即使在高電流密度下也能在干燥條件下自加濕。陰極產(chǎn)生的水有助于增加膜的導(dǎo)電性。考慮到較小的厚度，即使在不同的條件下，膜也顯示出非常好的機(jī)械性能和低的氫轉(zhuǎn)移。

由于需要高可靠性，一些船舶和航空航天應(yīng)用使用厚度為 80 至 120 µm 的 fumapem PFSA 膜。該系統(tǒng)使用純氫氣和氧氣運(yùn)行，燃料電池在陰極側(cè)的高壓下運(yùn)行。LSC 和 SSC 材料，無論是作為普通箔還是增強(qiáng)膜，都滿足性能、耐用性、壓力操作和極低氫轉(zhuǎn)移的目標(biāo)值。所有 fumapem 燃料電池膜都可以通過已知的 MEA 生產(chǎn)工藝輕松加工，例如用 GDE 熱壓、貼花工藝或用催化劑直接涂覆膜。fumapem PEMFC 膜的選定特性總結(jié)在下表中。

由于其性能，碳?xì)浠衔锬け挥糜谔厥馊剂想姵兀缭?150°C 以上沒有加濕的高溫 PEM，或用于所用燃料低交叉的 DMFC 應(yīng)用。

高溫質(zhì)子交換膜（HTPEM）是150°C以上燃料電池的核心。與經(jīng)典的 PEM 燃料電池一樣，氫氣在陽極通過電化學(xué)方式分解為質(zhì)子和電子。質(zhì)子通過膜傳輸?shù)疥帢O，而電子通過外部導(dǎo)體產(chǎn)生電流。在陰極，質(zhì)子與電子結(jié)合并進(jìn)一步與氧氣反應(yīng)形成水和熱。產(chǎn)生氫氣有兩種不同的方法。一方面，氫氣是通過蒸汽重整從天然氣中產(chǎn)生的。另一方面，氫和氧可以通過水的電解產(chǎn)生。HTPEM 技術(shù)與天然氣結(jié)合使用特別有趣，因為它不需要額外昂貴的外圍設(shè)備，例如氧化催化劑來去除重整產(chǎn)品中的一氧化碳，因為陽極可以吸收高濃度的物質(zhì)，如 CO 和 CO2，而無需使用性能的重大損失。此外，與低溫 PEM 系統(tǒng)相比，無需額外加濕，簡化了熱管理。HTPEM 技術(shù)的效率約為 90%，以電能和熱能的總輸出計算。此外，與低溫 PEM 系統(tǒng)相比，無需額外加濕，簡化了熱管理。HTPEM 技術(shù)的效率約為 90%，以電能和熱能的總輸出計算。此外，與低溫 PEM 系統(tǒng)相比，無需額外加濕，簡化了熱管理。HTPEM 技術(shù)的效率約為 90%，以電能和熱能的總輸出計算。

直接甲醇燃料電池 (DMFC) 對便攜式應(yīng)用特別感興趣，因為它們可以非常方便地用作任何沒有電力或天然氣的地方的能源。使用的燃料是甲醇，它在發(fā)電的同時在陽極轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和二氧化碳。在陰極，質(zhì)子和電子結(jié)合并與氧氣氧化形成水，同時釋放熱量。

用于 HTPEM 的膜材料
有兩種聚合材料可用于此類技術(shù)。兩者均基于聚苯并咪唑 (PBI)。經(jīng)典的 PBI 膜是 fumapem AP，新型超高分子量 PBI 膜是 fumapem AM。fumapem AM 適用于陰極和濕度平衡操作

雖然 fumapem AP 在陽極側(cè)的濕陽極操作和 170°C 以上的溫度耐受性方面具有優(yōu)勢。兩種膜都具有非常好的熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性。取決于操作條件，兩種膜類型均可在 3,000 - 20,000 小時的操作時間內(nèi)實現(xiàn)非常高的性能。

用于 DMFC 的膜材料 用于
DMFC 應(yīng)用的膜最重要的特性之一是陽極側(cè)的高燃料保留率，因為可能的交叉不僅會降低效率，還會增加操作失敗的風(fēng)險。出于這個原因，不易過度膨脹或收縮的堅固膜是任何 DMFC 系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。此應(yīng)用有兩種膜。fumapem E-730 的特點是甲醇交叉非常低且性能良好，fumapem F-1850 的特點是甲醇交叉適中但性能非常好。

fumasep®電池用膜：

fumasep 膜是氧化還原液流電池的新核心。FUMATECH BWT GmbH 為各種電池系統(tǒng)生產(chǎn)多孔隔膜和封閉功能性陰離子交換和陽離子交換膜。

為 VRB 提供各種膜類型，具體取決于充電/放電期間是否需要高效率或高電流密度，或這些操作模式之間的折衷。

多孔隔膜的特點是成本低、表面電阻低，具有足夠的選擇性和可能的電解質(zhì)轉(zhuǎn)移。

我們的封閉式離子交換膜的優(yōu)勢在于它們實現(xiàn)了高庫侖產(chǎn)率和盡可能低的電解質(zhì)轉(zhuǎn)移。

陽離子交換膜主要是電解質(zhì)的液密質(zhì)子傳導(dǎo)屏障。由于所有 RFB 系統(tǒng)均基于不同氧化態(tài)的陽離子，因此對其他陽離子具有高排斥性的選擇性質(zhì)子傳導(dǎo)陰離子交換膜可能是實現(xiàn)最大效率的更好選擇。

德國FUMATECH BWT離子交換膜主要型號：

fumasep FAS、fumasep FKS、fumasep FAB、FKB 和 FBM、fumasep FAD、fumasep F、fumapem F-940-RFS、fumapem FS-930-RFS、fumapem FS-715-RFS、fumapem PFSA、fumapem PEMFC、fumapem AP、 fumapem AM、fumapem E-730、fumapem F-1850等。