用于制造反向电透析装置的离子交换膜

该协议是一种无噪音、清洁和可持续的能源生产方式。将水盐度梯度转化为电能，可以轻松解决能源危机问题。该方法为利用 RED 高效发电提供了具有突出物理化学特性的大面积膜的直接列表。

RED 装置的输出性能可以放大，膜可用于其他电化学设备，如磷化和氧化物流电池。同质溶液制备、过滤、干燥、控制技术、清洗、膜处理，调节可重复膜性能。堆栈对齐和压力下降优化对于产生稳定的设备性能至关重要。

要准备一个cation交换膜，在250毫升的圆形底烧瓶中加入5%的硫化聚醚酮纤维，并溶解二甲基乙酰酰胺溶剂中的纤维。然后摇动烧瓶10分钟，使所有的离子聚合物沉淀到烧瓶的底部。将混合物放入带磁性搅拌棒的硅油浴中，以每分钟 500 转的速度在 80 摄氏度下以 24 小时剧烈搅拌溶液，以获得均匀的溶液。

第二天，通过 0.45 微米的 PTFE 过滤器将 30 毫升的溶液过滤成直径为 18 厘米的圆形玻璃盘。使用吹风机去除任何气泡，然后将盘子放在烤箱中 24 小时，温度为 90 摄氏度，产生约 50 微米厚的独立膜。要提取独立膜，请将盘中装满温蒸馏水。

10分钟后，独立膜将脱离盘。要激活膜，将膜浸入一个摩尔硫酸溶液中两个小时，在 80 摄氏度下，然后每次洗涤至少用一升蒸馏水洗三次 10 分钟。在室温下按重量 FAA-3 离子体溶液溶液溶解在室温下溶剂中溶解 10%，每分钟溶解 500 转。

在孵化结束时，通过 100 微米的孔隙过滤约 30 毫升溶液，过滤成 18 厘米的玻璃 Petri 盘。去除任何气泡后，将盘子放入 100 摄氏度的烤箱中 24 小时。使用热蒸馏水提取证明的干燥膜，并在一升氢氧化钠中激活膜两小时。

然后用每洗一升蒸馏水清洗活性膜三次，如所示。激活后，将离子和离子交换膜切割到 49 平方厘米。要制作红色堆栈，将一个三厘米厚的 PMMA 板与电极对朝上放置，并将橡胶垫片和垫片放在电极上。

将气化交换膜和离子交换膜放在垫片的两侧。将硅垫片和垫片放在每个膜上，并将第二个 PMMA 板放置到第二层垫片和垫片上。然后使用带有 25 牛顿力的数字扳手驱动器，用螺母、螺栓和垫圈固定设置。

组装完堆时，在每个板的末端放置一个钛网状电极，涂上一对一的钛和钛混合物，然后用鳄鱼夹将电极连接到源仪表。分析前至少两小时，在连接到渗透泵的单个大型容器中加入 5 升 0.01 摩尔低氯化钠溶液和 5 升 0.6 摩尔高氯化钠溶液，并在室温下连续搅拌溶液。要执行 RED 分析，请将 0.05 摩尔冲洗溶液添加到第三个容器中，并使用橡胶管将所有三个容器通过渗透泵和压力表连接到 RED 总成。

将冲洗溶液的流速设置为每分钟 50 毫升，将盐溶液的流速设置为每分钟 100 毫升，并检查管子以消除任何交叉流或泄漏。执行压力表读数，以确保读数稳定。解决方案通过堆栈运行至少五分钟后，使用连接到电极和红色堆栈的源仪表，通过 galvanostat 方法测量反向电透析输出性能。

反向电透析装置是满足未来能源危机普遍需求的潜在候选设备。盐浓度盐度梯度的差异产生开放电路电压，这取决于反向电透析堆栈的内部电阻。在分析中，反向电透析堆栈的最大功率密度约为每平方米0.7瓦，按固定流量计算净功率密度约为每平方米0.65瓦。

如前所见，电池的功率密度最初增加到最大电流密度值，然后随着 RED 堆栈内部电阻的增加而下降。定期交叉检查管连接、溶液交叉流和液体以产生高效和稳定的性能非常重要。均匀大面积膜的制备会破坏细胞性能的稳定，而不会污染膜和溶液泄漏。

此外，它在压力条件下高效工作。