淺(qian)談雙(shuang)極(ji)膜電(dian)滲析(xi)工(gong)作(zuo)原理(li)

BMED運(yun)行時(shi)，在電(dian)場作(zuo)用下離(li)子進(jin)行定(ding)向遷移(yi)，當雙(shuang)極(ji)膜中(zhong)的離子都(dou)遷向(xiang)主體溶(rong)液(ye)時，中(zhong)間層(ceng)的水(shui)會解(jie)離產(chan)生H+和(he)OH-對(dui)電流進行負(fu)載(zai)。

然(ran)而(er)雙極(ji)膜中(zhong)發生(sheng)的水(shui)解離(li)現(xian)象(xiang)不(bu)同(tong)於(yu)通常(chang)的水(shui)解離(li)，研究者們對其解離(li)的過程(cheng)機理(li)開(kai)展(zhan)了(le)大(da)量(liang)的理(li)論(lun)研(yan)究，但限(xian)於(yu)過程(cheng)的復雜性，目(mu)前(qian)還(hai)沒(mei)有(you)達成(cheng)統(tong)壹(yi)的結(jie)論(lun)。根據水(shui)在雙(shuang)極膜中(zhong)間層(ceng)解離(li)過程(cheng)的不同，主要提出3種解釋水(shui)解離(li)機制(zhi)的物理(li)模(mo)型。

SWE模(mo)型認(ren)為(wei)，在電(dian)場(chang)作(zuo)用下，雙(shuang)極膜中(zhong)間層(ceng)（陰陽離子尖(jian)銳結(jie)合區(qu)）會因(yin)離子遷移(yi)而(er)出現(xian)薄的無離子區(qu)域(yu)，認(ren)為(wei)水(shui)解離(li)發生(sheng)於(yu)此(ci)。H2O的解離跟(gen)弱電(dian)解(jie)質在高(gao)壓條(tiao)件(jian)下的解離過程(cheng)相同(tong)，H+和(he)OH-的產(chan)生速率為(wei)H2O的解離速率，解離(li)常(chang)數與(yu)電(dian)壓成(cheng)正相(xiang)關(guan)；

在(zai)SWE模型的基礎上(shang)，為(wei)了解(jie)膜上(shang)荷電(dian)基團(tuan)對水(shui)解離(li)的影響(xiang)，進壹(yi)步提出化學(xue)反應(ying)模(mo)型（CHR），該(gai)模型認(ren)為(wei)由(you)膜基(ji)質中(zhong)的羧酸基、叔(shu)胺基(ji)和(he)膜內(nei)的金屬離子等(deng)影響(xiang)水(shui)解離(li)速率的現(xian)象(xiang)可(ke)知(zhi)，膜上(shang)固定(ding)基團(tuan)通過質子(zi)化(hua)反應(ying)進(jin)行水(shui)解離(li)產(chan)生H+和(he)OH-，且(qie)解離更(geng)易發(fa)生在(zai)AEM側；

為(wei)解釋(shi)雙(shuang)極(ji)膜中(zhong)間層(ceng)較(jiao)大(da)的能量(liang)消耗(hao)，提出中和(he)層(ceng)模型（NL），結(jie)果發(fa)現(xian)，雙(shuang)極(ji)膜的AEM、CEM界(jie)面處存在中和(he)層(ceng)區(qu)域(yu)，水(shui)解離(li)發生(sheng)在電荷區(qu)和(he)電(dian)荷與中和(he)層(ceng)區(qu)域(yu)的界(jie)面處。

以(yi)上(shang)提出的水(shui)解離(li)物理(li)模(mo)型具(ju)有(you)壹(yi)定(ding)的假設和(he)適(shi)應(ying)範(fan)圍(wei)，存在局限(xian)性。SWE模(mo)型僅(jin)適應(ying)電(dian)壓(ya)為(wei)107~108 V/m的體系，且假(jia)設(she)了(le)雙(shuang)極膜中(zhong)間層(ceng)是尖(jian)銳結(jie)合而(er)成(cheng)的結(jie)構；CHR模型考慮(lv)了雙(shuang)極(ji)膜的實(shi)際(ji)結(jie)構和(he)膜上(shang)荷電(dian)基團(tuan)會使水(shui)發生(sheng)解離(li)，但無法(fa)解釋與(yu)SWE模(mo)型計(ji)算出的數值間較(jiao)大(da)的差距；NL模型只能用(yong)於(yu)明(ming)顯(xian)存在中和(he)層(ceng)的體系。

因(yin)此下壹(yi)步要(yao)加深(shen)對雙(shuang)極膜水(shui)解離(li)理(li)論(lun)的研究，完善水(shui)解離(li)理(li)論(lun)工(gong)作(zuo)曲(qu)線(xian)，建(jian)立(li)有(you)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)價(jia)值的物理(li)模(mo)型。對(dui)水(shui)解離(li)機制(zhi)的探索，有(you)助(zhu)於(yu)改(gai)善(shan)雙(shuang)極(ji)膜的制(zhi)備(bei)工(gong)藝(yi)，優(you)化雙極(ji)膜性能(neng)。