PPS隔膜作為堿性電解槽中的關鍵組件,主要起到分隔陰極和陽極、防止氫氣和氧氣混合的作用,同時它具備高離子導率,便于氫氧根離子在電解過程中由陰極傳遞至陽極,從而提高電解效率。另外,PPS隔膜具有優(yōu)異的耐高溫、化學穩(wěn)定性和機械強度,能夠適應堿性電解水制氫過程中的嚴苛環(huán)境,確保電解槽的安全、高效運行。
隨著全球能源結構的轉型和環(huán)保意識的提升,氫能作為一種清潔能源,其開發(fā)和應用越來越受到重視。在眾多制氫技術中,堿性水電解制氫因其技術成熟、具有最佳的性價比而成為主流。其中,隔膜(氫氧分離器)作為電解槽中的關鍵組件,其性能直接影響電解效率和氫氣純度。
PPS(聚苯硫醚)隔膜作為最原始石棉隔膜的替代品因其物美價廉而在眾多堿性制氫隔膜應用場景下異軍突起,近年來,隨著國內外電解槽市場需求的不斷擴大,作為核心部件的PPS隔膜市場已然已是長坡厚雪。
耐熱性能優(yōu)異:可以在 200 ℃長期使用,短期耐熱性和長期連續(xù)使用的熱穩(wěn)定性都很優(yōu)越;
機械性能好:剛性極強,表面硬度高,具有優(yōu)異的耐蠕變形和耐疲勞性,耐磨性突出;
耐腐蝕性強:堿和無機鹽的水溶液,即使在加熱條件下,對PPS幾乎沒有腐蝕作用;
尺寸穩(wěn)定性好:成型收縮率小,線形熱膨脹系數(shù)小,因此,在高溫條件下仍表現(xiàn)出;
良好的尺寸穩(wěn)定性;電性能優(yōu)良:高溫、高濕、高頻率下仍具有優(yōu)良的電性能。
在制備工藝方面,PPS隔膜有分短纖維和長絲兩條生產(chǎn)路線:
長絲隔膜表面比較平整,短纖維隔膜表面不太規(guī)整且有較多的凸起纖維頭。短纖維隔膜的這些表面性狀,在電解過程中容易產(chǎn)生較多問題:一是在長時間使用過程中其表面凸出的纖維頭容易脫落,會影響電解液的性質,縮短電解液的使用壽命;二是由于紗線條干不勻形成的很大和很小的兩極化孔徑,在電解過程中會影響離子交換速率,同時也會影響氣體純度、降低電解效率。
而長絲隔膜使用的長絲纖維在加捻時形成的紗線條干不勻相對較小,隔膜孔徑尺寸相對比較均勻,對電解效率、離子交換速率和氣體純度的影響較短纖維隔膜要小。
PPS布在氫能工業(yè)裝備制造中的應用非常廣泛,特別是在堿性電解槽隔膜的制造中,占據(jù)了90%以上的市場份額。堿性電解槽是一種常見的氫氣生產(chǎn)裝置,其核心部件之一就是隔膜。隔膜的主要功能是分隔電解液并防止氫氣和氧氣的混合,確保電解過程的順利進行。
熱軋通過物理壓縮,賦予PPS隔膜高強度、低透氣性和耐化學腐蝕性,是保障其在高溫堿性環(huán)境中長期穩(wěn)定運行的決定性工序。
PPS纖維隔膜熱軋壓光工序的作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
1. 固定結構并提升尺寸穩(wěn)定性:
熱軋工序在特定溫度和壓力下對織造的隔膜布進行定型處理,使纖維結構更緊密,減少后續(xù)使用中的變形風險,從而提高隔膜的尺寸穩(wěn)定性。
2. 改善氣密性:
熱軋可減小隔膜厚度并壓實纖維間隙,顯著提升氣密性。熱軋后隔膜厚度減小,氣體滲透率降低,這對電解槽中分隔氫氣和氧氣至關重要,能減少氣體混合并提高氣體純度。
3. 減少表面毛羽(掉毛現(xiàn)象):
熱軋壓力能壓制纖維表面的松散毛羽,避免掉毛污染電解液或堵塞微孔,保障電解槽長期運行的穩(wěn)定性。
4. 優(yōu)化力學性能:
熱軋可提升PPS超細纖維膜的拉伸強度,增加斷裂伸長率。
5. 協(xié)同后續(xù)改性處理:
熱軋常作為磺化親水處理的前置步驟。熱軋定型后的隔膜更易進行磺化處理,兩者結合可同時改善親水性和結構穩(wěn)定性。
在工業(yè)生產(chǎn)中,傳統(tǒng)PPS纖維直徑約為15~20μm,由此制成的纖維膜存在厚度和孔徑過大問題,限制了其在精密過濾、新能源等高端領域的應用
近年來,超細PPS纖維技術取得突破,40~60μm厚度的超薄編織纖維膜已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,但規(guī)?;a(chǎn)仍面臨嚴峻挑戰(zhàn)——其厚度一致性控制在±1μm的極高標準,對后端熱軋壓光設備的機械精度和溫度控制提出了近乎苛刻的要求。
上海聯(lián)凈憑借高精度壓光技術成為行業(yè)領先者,核心優(yōu)勢:
機械精度:壓光機機械精度控制在±0.005mm以內,通過高剛性輥筒設計和精密制造,有效抑制高溫下的形變,確保膜層均勻性。
溫度控制:采用專利電磁感應加熱輥,溫度波動嚴格控制在±1℃范圍內。
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