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塑料可用于制造探头透镜等部件。山西PBI叶轮
氢是地球上较简单、较丰富的元素之一,只由一对质子和电子组成。虽然氢气被普遍用作化学原料,但原则上它只是一种储存和输送能量的介质,而不是能量的主要来源。目前,H2 主要用于石油提炼和化肥生产。然而,它的可燃性为可持续运输和公用事业部门提供了额外的用途,较终可能彻底改变这些行业。例如,以碳氢化合物为燃料的传统内燃机(ICE)会产生大量温室气体,与之相比,氢基汽车只会排放水蒸气作为副产品,这使其成为解决当前气候危机的一个有前途的方案。氢气还可用于燃料电池,产生清洁电力。因此,在不久的将来实现氢经济的愿景是非常现实的。然而,转型过程面临着许多挑战,其中较重要的挑战之一就是高效、高纯度地生产氢气,这必须由化学分离科学专业人士来解决。江苏PBI涡轮参考价在智能穿戴设备中,PBI 塑料用于制造关键部件,保障设备的可靠性。
PBI聚合物混合:许多研究表明,气体分离膜的聚合物混合方法可为混合膜提供有趣的特性。聚合物混合不仅能协同结合聚合物的传输特性,较大限度地提高气体渗透性和选择性,还能提供任何成分都不具备的独特品质。因此,通过混合适当选择的材料,可以使用简单而可重复的程序调和具有不同分离和物理化学特性的聚合物。因此,将 PBI 与渗透性更强的聚合物混合可有效提高 H2 的渗透性。研究了 Matrimid 和 m-PBI 混合用于 H2/CO2 分离的情况,并报告说这两种聚合物在整个成分范围内都能形成混溶混合物。这一特性归因于各组分官能团之间的强氢键作用(图 7a)。虽然 Matrimid 和 m-PBI 显示出相似的 H2/CO2 选择性,但添加 25 wt% 的 Matrimid 会使 m-PBI 的 H2 渗透性和 H2/CO2 选择性分别提高 9 倍和 2.5 倍。
PBI 分子量和端基改性:上述讨论表明,PBl 预浸料的固化需要相对严苛的条件。我们的目标是设计一种 PBI 预浸料,该预浸料可在标准生产环境的设备限制内固化(即高压釜可处理 2.07 MPa (300 psi)),但保持与 PBI 相关的出色短期高温性能。我们的方法是通过使用较低分子量的 PBI 和/或封端聚合物来降低聚合物粘度。由于标准配方中的 PBl 聚合物是“活性”聚合物,因此推测高固化温度会导致固化过程中聚合物分子量增加,从而降低聚合物流量。通过降低反应时间和温度来改变活性聚合物的分子量。后续实验中使用分子量约为 8000g mol^(−1) 的“活性”PBl 聚合物。苯甲酸苯酯用作封端剂。计算添加的封端剂量,使分子量分别为 8000 和 12000g mol^(−1)。这些聚合物也用于后续实验。分子量是通过 DMAc 中的特性粘度测量确定的。下面给出了一个示例程序。PBI塑料的生产过程中可能涉及有毒原料。
尽管用于 H2/CO2 分离的聚合物基膜具有诸多优点,但其在工业应用中的发展也面临着一些挑战,其中较重要的是塑化和高温下的低稳定性。玻璃聚合物具有刚性,因此可抗塑化并在高温下保持稳定,是合适的选择。有人建议使用聚苯并咪唑(PBI)进行 H2/CO2 分离,这是一种符合上述要求的特种聚合物。它在高温下(玻璃转化温度,Tg = 425-435℃)稳定,具有较高的 H2/CO2 本征选择性,并且由于具有高硬度结构和致密的链包装,预计可以承受塑化。然而,气体分子通过 PBI 的传输速率非常缓慢,这也是由于它具有使其更耐塑化的相同特性。改善其渗透性的方法包括与渗透性更强的聚合物混合、改变其化学结构以及在聚合物基体中添加填料。PBI 塑料在新能源汽车电池组件中应用,有助于提高电池性能和安全性。PBI阀片尺寸
PBI塑料的生产历史可以追溯到20世纪60年代。山西PBI叶轮
建议将 m-PBI 与聚苯胺 (PANI) 混合,然后进行热处理,这样可以形成含氮的碳质材料,从而提供更高的渗透性。研究人员报告说,在混合膜中添加多达 20% 的 PANI 可使 H2 的渗透性提高 4 倍,但选择性略有下降。建议将 m-PBI 与磺化聚苯砜(sPPSU)混合,后者是一种酸性聚合物,可与 m-PBI 形成离子键,从而在整个范围内形成混溶混合物(图 8)。在制造过程中,对混合膜进行了热处理,以增加两种成分之间的离子键数量。结果发现,与纯 m-PBI 相比,在 35 和 150 摄氏度下,经 300℃热处理的 50/50 sPPSU/m-PBI 混合膜的性能较佳(H2 渗透率增加一倍,同时保持选择性),这是因为即使在高温下,强离子键也会限制聚合物链的流动性。表 1 列出了 m-PBI 混合膜的性能概览。山西PBI叶轮