Het bipolaire membraan, een soort ionenuitwisselingsmembraan, wordt beschouwd als het cruciale materiaal voor emissievrije technologie. Het is samengesteld uit een anode- en kathodemembraanlaag, en een tussenliggende hydrolyselaag. Onder omgekeerde vooringenomenheid, de watermoleculen in de tussenlaag produceren OH ^- en H ⁺ door polarisatie.

Grootschalige productie van het membraan wordt belemmerd door de verschillende uitzettingscoëfficiënten van de anode- en kathodelagen, waardoor de twee lagen gemakkelijk delamineren. Daarnaast, de meest gebruikte tussenkatalysatoren zijn kleine moleculen of transitie, die instabiel en inefficiënt zijn.

In een studie gepubliceerd op Natuur Communicatie, een team onder leiding van Prof. Xu Tongwen en Prof Wu Liang van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) heeft een in-situ groei-idee aangenomen om een ​​stabiel en efficiënt membraan te bouwen.

In hun eerdere studies over bipolaire membranen, de onderzoekers hebben de anode- en kathodemembraanlaag van polyfenyleenethersubstraat ontwikkeld om het probleem van verschillende uitzettingscoëfficiënten op te lossen, en bereidde een reeks tussenliggende katalytische laagstructuren voor om het tweede probleem aan te pakken. Echter, voor de industriële toepassing, verder onderzoek is nodig omdat de hydrolysedrukval te hoog is voor grootschalige productie.

Daarom, de onderzoekers construeerden een stabiele hydrolyse-tussenlaag door de in-situ groeipositie op het anode- en kathodemembraaninterface te reguleren, aniline moleculen geaggregeerd, gepolymeriseerd, en ingekapselde FeO(OH)-deeltjes.

Het polyanilinenetwerk zorgt voor een sterke hechting tussen de membraanlagen en realiseert de fixatie en uniforme dispersie van FeO(OH)-deeltjes. FeO(OH)-deeltjes van uniforme grootte bieden actieve plaatsen voor hydrolyse en bevorderen waterpolarisatie, H . vrijgeven ⁺ en OH ^- snel onder een elektrisch veld.

Dit nieuw gesynthetiseerde membraan presteert beter dan het overeenkomstige Japanse commerciële membraan Neosepta BP1 in de aspecten van het startvoltage van waterdissociatie, stabiliteit bij hoge stroomdichtheid en vermogen om zuur en alkali te genereren door hydrolyse.

Verder, de onderzoekers ontwikkelden vormtechnieken met onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten. De grootschalige productielijn is in aanbouw.