雙(shuang)極(ji)膜(mo)電(dian)滲(shen)析(xi)工作(zuo)原理

BMED運(yun)行(xing)時，在(zai)電(dian)場作用(yong)下離(li)子進行(xing)定向遷(qian)移，當雙(shuang)極(ji)膜(mo)中(zhong)的離(li)子都遷向(xiang)主體(ti)溶液(ye)時，中(zhong)間(jian)層的水會(hui)解(jie)離(li)產生(sheng)H+和OH-對電(dian)流(liu)進(jin)行(xing)負(fu)載。

然而(er)雙(shuang)極(ji)膜(mo)中(zhong)發(fa)生的水解(jie)離(li)現象不(bu)同(tong)於(yu)通(tong)常(chang)的水解(jie)離(li)，研究者們(men)對其解(jie)離(li)的過程(cheng)機理(li)開(kai)展(zhan)了(le)大量(liang)的理論(lun)研究，但限(xian)於(yu)過程的復雜性(xing)，目(mu)前(qian)還(hai)沒(mei)有達(da)成統(tong)壹(yi)的結論(lun)。根(gen)據(ju)水在雙(shuang)極(ji)膜(mo)中(zhong)間(jian)層解(jie)離(li)過程的不(bu)同(tong)，主要(yao)提出3種(zhong)解(jie)釋(shi)水解(jie)離(li)機制的物(wu)理(li)模(mo)型，見圖(tu) 1。

SWE模(mo)型認(ren)為，在(zai)電(dian)場作用(yong)下，雙(shuang)極(ji)膜(mo)中(zhong)間(jian)層（陰陽(yang)離(li)子尖銳(rui)結合區）會(hui)因離(li)子遷移而出現(xian)薄(bo)的無離(li)子區域(yu)，認(ren)為水(shui)解(jie)離(li)發生於(yu)此。H2O的解(jie)離(li)跟弱(ruo)電(dian)解(jie)質(zhi)在(zai)高壓條件(jian)下的解(jie)離(li)過程相同(tong)，H+和OH-的產生(sheng)速(su)率為(wei)H2O的解(jie)離(li)速(su)率，解(jie)離(li)常(chang)數與(yu)電(dian)壓成正相關；

在SWE模(mo)型的基礎(chu)上(shang)，為(wei)了(le)解(jie)膜(mo)上(shang)荷電(dian)基(ji)團(tuan)對(dui)水(shui)解(jie)離(li)的影(ying)響，進(jin)壹(yi)步(bu)提(ti)出化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)模(mo)型（CHR），該(gai)模(mo)型認(ren)為由(you)膜(mo)基(ji)質(zhi)中(zhong)的羧(suo)酸(suan)基(ji)、叔(shu)胺基和(he)膜(mo)內(nei)的金屬(shu)離(li)子等影(ying)響水(shui)解(jie)離(li)速(su)率的現象(xiang)可知(zhi)，膜上(shang)固定基(ji)團(tuan)通(tong)過(guo)質(zhi)子(zi)化反(fan)應(ying)進(jin)行水解(jie)離(li)產生(sheng)H+和OH-，且(qie)解(jie)離(li)更易(yi)發生在(zai)AEM側；

為(wei)解(jie)釋(shi)雙(shuang)極(ji)膜(mo)中(zhong)間(jian)層較大的能(neng)量消耗，提出中(zhong)和(he)層模(mo)型（NL），結果(guo)發現(xian)，雙(shuang)極(ji)膜(mo)的AEM、CEM界面處(chu)存(cun)在(zai)中(zhong)和(he)層區域(yu)，水(shui)解(jie)離(li)發生在(zai)電(dian)荷區(qu)和(he)電(dian)荷與(yu)中(zhong)和(he)層區域(yu)的界面處(chu)。

以(yi)上(shang)提(ti)出的水解(jie)離(li)物(wu)理(li)模(mo)型具有壹(yi)定的假設(she)和適(shi)應(ying)範圍(wei)，存(cun)在(zai)局限(xian)性。SWE模(mo)型僅適(shi)應(ying)電(dian)壓為107~108 V/m的體系(xi)，且(qie)假設(she)了(le)雙(shuang)極(ji)膜(mo)中(zhong)間(jian)層是(shi)尖銳(rui)結合而成的結構(gou)；CHR模(mo)型考(kao)慮(lv)了(le)雙(shuang)極(ji)膜(mo)的實(shi)際(ji)結構(gou)和(he)膜(mo)上(shang)荷電(dian)基(ji)團(tuan)會(hui)使(shi)水(shui)發生解(jie)離(li)，但無(wu)法解(jie)釋(shi)與SWE模(mo)型計算出的數值(zhi)間(jian)較大的差(cha)距；NL模(mo)型只(zhi)能(neng)用(yong)於(yu)明(ming)顯(xian)存在(zai)中(zhong)和(he)層的體系(xi)。

因此(ci)下壹(yi)步(bu)要(yao)加(jia)深對(dui)雙(shuang)極(ji)膜(mo)水解(jie)離(li)理論的研究，完善水解(jie)離(li)理論工(gong)作曲線，建立(li)有實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)價(jia)值(zhi)的物(wu)理(li)模(mo)型。對水解(jie)離(li)機制的探索，有助於(yu)改善雙(shuang)極(ji)膜(mo)的制備工藝，優化(hua)雙(shuang)極(ji)膜(mo)性能(neng)。