Ön Temizleme Ayırıcı Saclar

Zaman zaman çeşitli yöntemler kullanarak membranların ön işleme tabi tutulması gerekebilir. Membranlar, belirli iyonları transfer etmek üzere tasarlanmış işlevsel malzemelerdir ve işlevsel yan gruplara sahiptir. Katyon değişim membranları katyonların, anyon değişim membranları ise anyonların transferini sağlar. Bipolar membranlar ise hem anyonların hem de katyonların transferine olanak tanır. Membran üreticileri, üretim yöntemlerine en uygun karşı iyon ile membran ürünlerini üretir. Bazı membranlar asidik formda, bazıları bromür formunda, bazıları ise anyon ve katyon karışımı ile gelir. En iyi performansı elde etmek için, istenilen uygulama için kullanılan karşı iyonun, membranın karşı iyonuyla uyumlu olması gerekir. Bu durumda, membran ön temizleme ayırıcı yapraklarının faydası ortaya çıkar. Membran ön temizleme veya ön işleme, genellikle membran yapraklarının, istenilen karşı iyon veya çözücü içeren bir sıvı çözeltiye daldırılmasını gerektirir. İnce plastik benzeri filmler olan membran yaprakları, daldırma çözeltisinin bulunduğu kabın yanına veya altına yapışma eğiliminde olabilir. Aynı daldırma banyosunda birden fazla membran varsa, membranlar birbirine yapışarak iyon değişim sürecini engelleyebilir. Bu nedenle, membranın her iki yüzeyinin daldırma sıvısına maruz kalması, tam iyon değişimi için çok önemlidir. Membranın her iki yüzeyinin de iyon değişimi için açık olması, ön temizleme veya ön işleme sürecinin verimli bir şekilde ilerlemesini sağlar.

Örneğin, Nafion membranı bir katyon değişim membranıdır ve asidik formda (H+) üretilir. Bunun sebebi nedir? Düşük sıcaklıklı proton değişim membranı yakıt hücresi (PEMFC) donanımı, anotta ve katotta elektrokimyasal reaksiyonların gerçekleşebilmesi için protonların varlığını gerektirir. Bu şu anlama gelir: PEMFC’nin anot tarafına sağlanan yakıt türü ne olursa olsun (H2 gazı ve metanol en yaygın olanlardır), protonlar yakıtın tüketiminden (elektrokimyasal oksidasyon yoluyla) üretilir ve bu protonların katot tarafına geçerek O2 ve elektronlarla reaksiyona girip yan ürün olarak su üretmesi gerekir. Özetle, teorik olarak, anottan katoda transfer edilen tek iyon proton olacaktır. Nafion membranı, karşı iyon olarak proton formundaysa, protonların anottan katoda geçişi için herhangi bir direnç olmayacaktır. Diyelim ki Nafion membranı proton formunda değil ve nakliye, depolama veya kullanım sırasında kurumuş veya kontamine olmuştur. Karşı iyonun K+ olduğunu varsayalım. K+ iyonunun Nafion’un işlevsel bölgelerine daha sıkı bağlanması nedeniyle, protonların K+ formundaki Nafion’dan geçmesi zorlaşır ve bu, Nafion membranının ön temizleme veya ön işlem gerektirdiği anlamına gelir. Bunu başarmak için, bir Nafion membran parçası, iki ön temizleme ayırıcı yaprağı arasına yerleştirilir ve ardından bir asit banyosuna (örneğin 1M sülfürik asit) belirlenen süre boyunca daldırılır. Bu ön işlem, asitteki protonların Nafion membranına geçerek K+ iyonlarını tutan işlevsel bölgeleri değiştirmesini sağlar. Yeterli zaman verildiğinde, Nafion membranı asidik forma dönüşür ve PEMFC donanımında kullanıma hazır hale gelir. Aynı daldırma işlemi, istenilen karşı iyondan farklı bir karşı iyonla gelen diğer membranlar için de yapılmalıdır ve ön temizleme ayırıcı yaprakları, doğru daldırma banyosu kullanıldığı sürece, membranların istenilen karşı iyonla tam olarak dönüşmesini sağlar.

Ön temizleme ayırıcı yaprakları ayrıca membranları sulu çözeltilerde yeniden nemlendirmek için de kullanılabilir.

H2E Market ekibi, iki farklı ön temizleme ayırıcı yaprağı tedarik etmektedir: polipropilen ve PTFE bazlı malzemeler. Polipropilen ayırıcı yapraklar, düşük sıcaklıklı ön temizleme çabaları için (<80 derece Celsius) çoğu asit, baz ve tuz çözeltisi ile idealdir. PTFE (Teflon olarak da bilinir) ise yüksek sıcaklıkta kararlı bir malzemedir ve çoğu yaygın asit, baz ve tuz çözeltisi ile düşük ve yüksek sıcaklıklarda (daldırma banyosunun doğasına bağlı olarak 200 derece Celsius’a kadar) mükemmel kimyasal uyumluluk sağlar.