BWT离子交换膜(fumasep FAS)

FUMATECH BWT GmbH 的名称代表“功能性膜和系统技术”。在比蒂格海姆-比辛根（巴登-符腾堡）工厂，作为膜制造商和工厂建设者，致力于燃料电池技术和用于水处理和工艺解决方案处理的膜技术！

FUMATECH BWT GmbH “功能膜和系统工程”将水作为所有生命形式的基础，将能源作为提高生活质量的基础，将能源和供水的重要任务捆绑在一起。在比蒂格海姆-比辛根工厂，FUMATECH BWT活跃于燃料电池技术和膜分离技术领域，特别是在水溶液处理方面。

该公司在膜生产和膜分离技术方面拥有超过 25 年的经验。对于 FUMATECH BWT GmbH 充满活力的团队来说，特别受益的是其高素质员工在聚合物化学、膜生产和工业厂房建设等所有领域的多年经验。

膜电解是一个过程，其中两个电极反应，即阴极还原和阳极氧化，与带电离子的传输和转化有关。在膜电解中，电极反应是实际材料分离过程中必不可少的步骤。膜的任务是液压分离阳极回路（阳极电解液）和阴极回路（阴极电解液）以避免不希望的副反应，将电极反应与分离步骤结合或分别隔离在电极处形成的产物。在水电解的情况下，这些可以是气态产物，例如氧气和氢气。

经常观察到的电化学反应包括金属沉积以及在阴极形成氢气和有机化合物的阳极氧化以及诸如氯化物、***、亚硝酸盐等离子。

根据分离任务，氧化和还原反应都具有工业意义。氯化钠电解生产氯气和烧碱是世界上***重要的电膜工艺，如今年产氯气约4800万吨，其中30%以上通过膜电解工艺转化。此外，膜电解用于生产次氯酸钠，用于饮用水消毒。***近，用于生产臭氧、二氧化氯或次氯酸的电解也越来越多地用于饮用水消毒。

FUMATECH BWT GmbH 为从实验室规模到工业应用的膜电解提供必要的膜和合格的多室膜组件（电解槽）。

FUMATECH BWT主要应用领域：

电池技术

燃料电池

膜分离技术

水处理

水电解

FUMATECH BWT主要产品：

水电解：

PEM电解

作为电转气概念的一部分，使用 PEM 电解制氢是未来能源生产***重要的关键技术之一。该过程代表了燃料电池功能的逆转 基本成分 H 2和 O 2通过电化学通过施加电压引发的反应。作为高功能隔膜，质子传导膜是关键的核心部件，聚合物基体中的功能性化学侧基导致 H +-离子从阳极通过膜转移到阴极。在那里，这些质子与电子重新结合，电子也通过电导体传导到阴极，形成高纯度氢。同时，产生的氧气在阳极侧分离，也可以以非常纯净的形式储存或直接使用。

阳极反应          H 2 O → 2 H + + 0.5 O 2 + 2 e -

阴极反应       2 H + + 2 e - → H 2

在总体平衡中，当水分解时，每个水分子形成一分子H 2和0.5分子O 2 。

PEM 水电解可实现高电流密度，这主要基于所用膜的高质子传导性。FUMATECH BWT GmbH 在该应用领域提供各种织物增强膜。它们的特点是优异的质子传导性和反应物的低交叉。除此之外，还具有很高的耐化学性和机械性。特别是由于织物增强，膜可以在增加的操作压力下使用。膜的高稳定性支持整个电解系统的使用寿命。

碱性电解

碱性电解已经是一个成熟的工业过程。使用该工艺产生的氢气具有纯度高的特点，因此主要用于化学工艺技术。但特别是对于未来的能源行业来说，这种制氢工艺代表了一种有吸引力的附加工具。使用功能膜高效转移 OH-- 在此应用中，离子的需求近年来稳步增长。对所用膜材料的化学稳定性要求非常高。使用高达 40% 的 KOH 溶液。工业系统的工作温度有时会超过 80 °C，并且计划在未来将工作压力提高到 30 bar 左右。

在碱性电解池中，水在阴极分解为 H 2和 OH - 。

电池中的电化学过程如下：

阴极反应       2 H 2 O + 2 e - → H 2 + 2 OH -

阳极反应          2 OH - → 0.5 O 2 + H 2 O + 2 e -

在总体平衡中，从每个水分子中获得一个氢分子和一个氧粒子。

FUMATECH BWT GmbH 提供用于碱性电解的高导电性和低 H 2交叉的自支撑和织物增强膜。降低的氢渗透性尤其代表了提高整个电解系统效率的重要好处。

fumasep® - 用于水处理的离子交换膜：

FUMATECH BWT GmbH - 功能膜和植物技术公司 - 是用于各种电化学过程的离子交换膜的***制造商之一。我们的现代化涂层设备生产多孔、无孔和功能性膜，具有出色的耐酸、碱、溶剂和氧化性。凭借我们在洁净室中的新膜包衣工厂、我们进一步改进的聚合物生产和满足所有未来要求的***先进的空气净化系统，我们在水处理技术的新市场又迈出了重要一步，使用燃料电池的创新能量转换和使用电池的能量存储。fumasep 膜是使用 FUMATECH 专有的溶液绘图技术制造的。它们以标准板材尺寸提供，例如 200 x 300 毫米、520 x 520 毫米、520 x 1050 毫米和根据要求提供的其他尺寸。***大宽度为 1650 mm，可生产厚度为 10 µm 至 500 µm 的卷材。

标准膜
类型 fumasep FAS 和 fumasep FKS 是用于电渗析和反向电渗析的均相标准阴离子和阳离子交换膜。这些是有和没有增强的廉价膜类型。根据应用，这些膜类型在厚度、电导率、选择性渗透率和薄层电阻方面进行了优化。推荐的应用包括脱盐过程、盐、酸和碱的浓缩，以及从饮用水中去除氮化合物。

用于双极膜电渗析的膜
我们的产品 fumasep FAB、FKB 和 FBM 专为双极膜电渗析而设计和优化。EDBM 是用于盐分离的常规电渗析与用于将盐转化为相应酸和碱的电化学水分解的组合。fumasep FAB是一种阴离子交换膜，具有阻断质子以获得高浓度酸的特性。fumasep FKB 是一种阳离子交换膜，针对高阳离子传输和高抑制 OH 离子进行了优化。fumasep FBM 是一种双极膜，可诱导水分解成质子和氢氧根离子。双极膜 fumasep FBM 结合了高选择性和效率以及宽 pH 范围内的高化学稳定性，非常好的机械稳定性和低电阻。它非常适合从相应的盐类生产酸和碱，以及生物燃料电池等创新概念。获得专利的多层膜由选择性阴离子和阳离子交换层组成。水在特殊的中间层中解离成质子和氢氧根离子。水通过渗透作用转移到这一层。水在特殊的中间层中解离成质子和氢氧根离子。水通过渗透作用转移到这一层。水在特殊的中间层中解离成质子和氢氧根离子。水通过渗透作用转移到这一层。

特殊膜类型
fumasep FAD阴离子交换膜是质子和阴离子传输性能优异，金属离子保留效率高的膜类型。这些特性对于在扩散渗析系统中用于从使用过的工艺浴溶液中回收游离酸（例如来自表面整理或纺织加工）中的操作是必需的。根据工艺的不同，通过这种方式可以回收多达 95% 的游离酸和多达 80% 的碱并返回到生产过程中，这意味着精加工浴或废水处理所需的化学品也可以回收。 saved.fumasep FAP 是一种耐氯阴离子交换膜，它还可以传输质子。该膜适用于各种应用。

用于电解
的氟化膜 fumasep F 型是基于全氟磺酸/PTFE 共聚物的阳离子交换膜，具有出色的化学稳定性和出色的离子电导率，可用于电解。生产的膜具有和不具有增强的机械和化学稳定性。另一个应用是生产用于水消毒的次氯酸钠和次氯酸。

用于燃料电池的 fumapem® 高性能膜：

全氟磺酸/聚四氟乙烯共聚物是用于燃料电池应用的质子交换膜的标准聚合物材料。膜具有高耐化学性和机械性的特点，这也可以通过使用增强织物来提高，以确保产品的处理和使用寿命。

用于 LT-PEM
的膜材料 燃料电池中两种应用的膜均基于 PFSA 聚合物，可作为长侧链 (LSC) 或短侧链 (SSC) 使用。对于固定应用，自 1990 年代以来一直使用 LSC PFSA。FUMATECH 在这种聚合物上制造的膜是 fumapem F-940-RFS。这通过各种电化学方法综合表征，并在化学和机械稳定性方面表现出非常好的抵抗力。

对于在功率密度和相对湿度方面需要更高容差的应用，SSC PFSA 是合适的原材料。fumapem FS-930-RFS 膜具有低电阻和特别好的能力，可以在不牺牲性能的情况下应对运行期间的短期湿度波动。

F-940-RFS 和 FS-930-RFS 这两种膜均已在各种应力条件下进行了测试，在预期寿命方面取得了出色的结果。短侧链膜 fumapem FS-715-RFS 通常用于汽车应用。

15 µm 厚的增强膜的特点是电阻特别低，即使在高电流密度下也能在干燥条件下自加湿。阴极产生的水有助于增加膜的导电性。考虑到较小的厚度，即使在不同的条件下，膜也显示出非常好的机械性能和低的氢转移。

由于需要高可靠性，一些船舶和航空航天应用使用厚度为 80 至 120 µm 的 fumapem PFSA 膜。该系统使用纯氢气和氧气运行，燃料电池在阴极侧的高压下运行。LSC 和 SSC 材料，无论是作为普通箔还是增强膜，都满足性能、耐用性、压力操作和极低氢转移的目标值。所有 fumapem 燃料电池膜都可以通过已知的 MEA 生产工艺轻松加工，例如用 GDE 热压、贴花工艺或用催化剂直接涂覆膜。fumapem PEMFC 膜的选定特性总结在下表中。

由于其卓越的性能，碳氢化合物膜被用于特殊燃料电池，例如在 150°C 以上没有加湿的高温 PEM，或用于所用燃料低交叉的 DMFC 应用。

高温质子交换膜（HTPEM）是150°C以上燃料电池的核心。与经典的 PEM 燃料电池一样，氢气在阳极通过电化学方式分解为质子和电子。质子通过膜传输到阴极，而电子通过外部导体产生电流。在阴极，质子与电子结合并进一步与氧气反应形成水和热。产生氢气有两种不同的方法。一方面，氢气是通过蒸汽重整从天然气中产生的。另一方面，氢和氧可以通过水的电解产生。HTPEM 技术与天然气结合使用特别有趣，因为它不需要额外昂贵的外围设备，例如氧化催化剂来去除重整产品中的一氧化碳，因为阳极可以吸收高浓度的物质，如 CO 和 CO2，而无需使用性能的重大损失。此外，与低温 PEM 系统相比，无需额外加湿，简化了热管理。HTPEM 技术的效率约为 90%，以电能和热能的总输出计算。此外，与低温 PEM 系统相比，无需额外加湿，简化了热管理。HTPEM 技术的效率约为 90%，以电能和热能的总输出计算。此外，与低温 PEM 系统相比，无需额外加湿，简化了热管理。HTPEM 技术的效率约为 90%，以电能和热能的总输出计算。

直接甲醇燃料电池 (DMFC) 对便携式应用特别感兴趣，因为它们可以非常方便地用作任何没有电力或天然气的地方的能源。使用的燃料是甲醇，它在发电的同时在阳极转化为质子和二氧化碳。在阴极，质子和电子结合并与氧气氧化形成水，同时释放热量。

用于 HTPEM 的膜材料
有两种聚合材料可用于此类技术。两者均基于聚苯并咪唑 (PBI)。经典的 PBI 膜是 fumapem AP，新型超高分子量 PBI 膜是 fumapem AM。fumapem AM 适用于阴极和湿度平衡操作

虽然 fumapem AP 在阳极侧的湿阳极操作和 170°C 以上的温度耐受性方面具有优势。两种膜都具有非常好的热稳定性和导电性。取决于操作条件，两种膜类型均可在 3,000 - 20,000 小时的操作时间内实现非常高的性能。

用于 DMFC 的膜材料 用于
DMFC 应用的膜***重要的特性之一是阳极侧的高燃料保留率，因为可能的交叉不仅会降低效率，还会增加操作失败的风险。出于这个原因，不易过度膨胀或收缩的坚固膜是任何 DMFC 系统的关键组成部分。此应用有两种膜。fumapem E-730 的特点是甲醇交叉非常低且性能良好，fumapem F-1850 的特点是甲醇交叉适中但性能非常好。

fumasep®电池用膜：

fumasep 膜是氧化还原液流电池的新核心。FUMATECH BWT GmbH 为各种电池系统生产多孔隔膜和封闭功能性阴离子交换和阳离子交换膜。

为 VRB 提供各种膜类型，具体取决于充电/放电期间是否需要高效率或高电流密度，或这些操作模式之间的折衷。

多孔隔膜的特点是成本低、表面电阻低，具有足够的选择性和可能的电解质转移。

我们的封闭式离子交换膜的优势在于它们实现了高库仑产率和尽可能低的电解质转移。

阳离子交换膜主要是电解质的液密质子传导屏障。由于所有 RFB 系统均基于不同氧化态的阳离子，因此对其他阳离子具有高排斥性的选择性质子传导阴离子交换膜可能是实现***大效率的***佳选择。