近几十年来,氢气作为一种高质量的可再生能源载体,在全球范围内重新获得了越来越多的关注,这主要是由于燃料电池的进步以及人们对环境问题的日益关注。目前,化石资源的蒸汽转化是生产 H2 的主要途径。但这一工艺的缺点是会产生大量温室气体,包括作为副产品的二氧化碳。在过去的几十年里,膜分离技术有了长足的发展、突破和进步,可以成为实现廉价和高纯度 H2 的关键组成部分。然而,只有少数膜材料能够承受通过蒸汽转化生产 H2 的苛刻条件。基于聚苯并咪唑(PBI)的膜显示出突出的化学、热和机械稳定性,以及高内在 H2/CO2 选择性。本综述旨在概述基于 PBI 的结构改性、交联、混合基质和中空纤维膜的较新发展,以开发适用于工业的 H2 选择性膜。PBI塑料在化工、石油、制药等领域有普遍应用。上海PBI医用接头参考价
PBI涂层混合物条件对于确保基材润湿、所需厚度和均匀性非常重要。固化 - 将涂层适当固定和凝结在表面上,使表面符合要求或平面化。任何涂层工艺的成功取决于基材的制备。这包括去除表面污染物、碎片、颗粒和表面钝化。对于金属,这将增强 PBI 聚合物和基材之间的化学相互作用,同时减少在空气中固化时与基材的氧化相互作用。陶瓷和氧化物形成金属(即铝、硅、钛等)通常只需要清洗步骤(无需钝化)。PBI 涂层通过蒸发方式固化,以除去剩余的溶剂,留下缩合聚合物。此处提到的固化条件不适用于紫外线固化实践。上海PBI医用接头参考价PBI塑料,即聚苯并咪唑,是当今高级别的工程塑料。
可以使用酸掺杂作为一种交联方法来增强 m-PBI 膜的尺寸筛分能力。研究人员特别使用 H3PO4 和 H2SO4 作为聚丙烯酸来交联 m-PBI 薄膜(图 9c)。通过改变交联溶液中 0.05 至 1.0 wt% 的酸浓度,可获得不同的掺杂水平。交联膜在 200 ℃ 下仍很稳定,在 150 ℃ 下的 H2/CO2 选择性高达 140,令人印象深刻。他们还进一步测试了膜的耐久性,结果表明膜在高温下可稳定运行 120 小时。同一研究小组的 Hu 等人建议使用草酸(OA)和反式乌头酸(TaA)进行 m-PBI 交联。他们发现,酸掺杂对气体溶解度的影响并不明显,而且主要通过提高扩散选择性来改善 H2/CO2 分离性能。表 2 总结了文献中报道的交联 m-PBI 膜的性能。
扩散系数通常受聚合物分子结构的影响,聚合物分子结构允许特定气体分子根据其大小优先通过,这些大小通常用其动力学直径表示。H2 和 CO2 的动力学直径分别为 0.289 纳米和 0.33 纳米,这意味着 H2 的扩散速率通常较高。另一方面,CO2 的溶解度比 H2 高,因为它具有更高的冷凝性,临界温度 (Tc) 就表明了这一点:Tc,CO2 = 304 K,Tc,H2 = 33 K。由于 H2 的动力学直径比 CO2 小,冷凝性比 CO2 低,因此聚合物通常具有良好的 H2/CO2 扩散选择性,但溶解性选择性较差。PBI塑料在未来将有更普遍的应用和明显的研究成果。
随着研究深入、技术发展,聚苯并咪唑细分品种也逐渐丰富,包括聚苯并咪唑纤维、聚苯并咪唑薄膜、聚苯并咪唑粉末、聚苯并咪唑泡沫、聚苯并咪唑聚合物、聚苯并咪唑胶粘剂等,其中聚苯并咪唑薄膜、聚苯并咪唑纤维为主要品种。PBI薄膜具有良好的可溶解加工性、耐氧化稳定性、机械性,在高温燃料电池隔膜、离子交换膜、气体分离膜、纳滤膜、半导体绝缘层、污水处理等领域具有巨大应用潜力。聚苯并咪唑纤维是一种高性能纤维,具有耐高温、阻燃性好等特点,可用于制造防原子辐射的防护服、消防用防火服、飞行服、航空服及飞机减速用降落伞等。PBI塑料成为燃料电池行业高温膜电极组件的供应商。上海PBI医用接头参考价
PBI塑料在灯泡接触件制造中有出色表现。上海PBI医用接头参考价
作为一种清洁能源载体,氢气越来越受到人们的青睐,而氢气选择性膜作为氢气经济的一项关键技术,也越来越受到人们的关注。H2 主要由化石资源(如天然气和煤炭)通过蒸汽重整工艺生产,二氧化碳是主要副产品。基于 PBI 的膜具有出色的化学稳定性和热稳定性,并具有较高的 H2/CO2 本征选择性,使其成为 H2 分离技术的较佳选择。较近,为了使 PBI 膜更适用于 H2 分离行业,即提高 H2 的过选择性,人们对聚合物链骨架进行了改性、聚合物混合、化学交联和加入无机填料。上海PBI医用接头参考价
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