氫是地球上較簡單、較豐富的元素之一,只由一對質子和電子組成。雖然氫氣被普遍用作化學原料,但原則上它只是一種儲存和輸送能量的介質,而不是能量的主要來源。目前,H2 主要用于石油提煉和化肥生產。然而,它的可燃性為可持續運輸和公用事業部門提供了額外的用途,較終可能徹底改變這些行業。例如,以碳氫化合物為燃料的傳統內燃機(ICE)會產生大量溫室氣體,與之相比,氫基汽車只會排放水蒸氣作為副產品,這使其成為解決當前氣候危機的一個有前途的方案。氫氣還可用于燃料電池,產生清潔電力。因此,在不久的將來實現氫經濟的愿景是非常現實的。然而,轉型過程面臨著許多挑戰,其中較重要的挑戰之一就是高效、高純度地生產氫氣,這必須由化學分離科學專業人士來解決。在智能穿戴設備中,PBI 塑料用于制造關鍵部件,保障設備的可靠性。PBI活塞桿價位
建議將 m-PBI 與聚苯胺 (PANI) 混合,然后進行熱處理,這樣可以形成含氮的碳質材料,從而提供更高的滲透性。研究人員報告說,在混合膜中添加多達 20% 的 PANI 可使 H2 的滲透性提高 4 倍,但選擇性略有下降。建議將 m-PBI 與磺化聚苯砜(sPPSU)混合,后者是一種酸性聚合物,可與 m-PBI 形成離子鍵,從而在整個范圍內形成混溶混合物(圖 8)。在制造過程中,對混合膜進行了熱處理,以增加兩種成分之間的離子鍵數量。結果發現,與純 m-PBI 相比,在 35 和 150 攝氏度下,經 300℃熱處理的 50/50 sPPSU/m-PBI 混合膜的性能較佳(H2 滲透率增加一倍,同時保持選擇性),這是因為即使在高溫下,強離子鍵也會限制聚合物鏈的流動性。表 1 列出了 m-PBI 混合膜的性能概覽。山東PBI低溫密封圈在食品包裝行業,PBI 塑料因其安全性和穩定性,有潛在的應用前景。
無機顆粒的加入:在過去的三十年里,為了不斷尋找低成本、高性能且性能更好的膜,人們開發并普遍研究了混合基質膜(MMM)。混合基質膜基于固-固系統,由嵌入聚合物基質的無機分散相組成。除了提高機械強度外,MMM 還兼具無機填料的選擇性和有機聚合物的易加工性。二氧化硅、分子篩、沸石、活性炭和碳納米管是目前用作 MMM 填料的材料。特別是沸石,具有不同的化學成分、顆粒尺寸和紋理特征,是經常被研究的納米多孔填料。然而,由于聚合物與無機物的相容性較差,這些填料通常會在 MMM 中造成空隙或缺陷,從而導致膜選擇性的明顯降低。沸石咪唑框架(ZIF)是一種通過分子自組裝制成的金屬有機框架(MOF),其中咪唑衍生物與四面體配位的陽離子(通常是鋅或鈷)相連接。除了具有高熱穩定性外,咪唑官能團的存在還使這一類材料成為基于 PBI 的 MMM 的較佳選擇,因為填料與 PBI 基質之間存在良好的連接(咪唑基團);因此,膜基質中的缺陷可以得到緩解。
PBI 衍生物:眾所周知,對聚合物骨架進行系統的結構改性,既可限制鏈的堆積,又可抑制鏈的流動性,從而提高滲透性,同時保持或提高氣體分離膜的選擇性。圖 5 描述了 PBI 的一般結構,其中 R1 可以是直接鍵、砜、醚或任何其他連接鍵。R2 可以是烷基或芳基官能團;R3 通常只是氫,也可用于 PBI 交聯。要改變 PBI 的骨架結構,進而改變其氣體傳輸特性,較簡單的方法可能是操縱二羧酸(圖 5,R2;圖 4,R)。值得注意的是,目前市場上只有的一種聚苯并咪唑是聚 2,2′-(間苯二酚)-5,5′-聯苯并咪唑,又稱間苯并咪唑(m-PBI)。在水下探測設備中,PBI 塑料憑借其防水性和強度,保障設備正常工作。
本綜述試圖及時匯編所有這些信息,以全方面介紹 PBI 膜作為 H2/CO2 分離技術的當前可行性。H2/CO2 分離機制:氣體分子通過致密聚合物膜的傳輸是通過溶液擴散模型來描述的(圖 2d)。根據該機制,滲透氣體在進料端溶解到膜中,擴散穿過膜,并在滲透端回收。滲透性被定義為溶解性和擴散性的乘積;因此,分離 H2 和 CO2 的選擇性 αH2/CO2 分別表示為 H2 和 CO2 滲透性(PH2 和 PCO2)的比率。其中 DH2/DCO2 表示擴散選擇性,αH2/CO2D 和 SH2/SCO2 表示溶解選擇性 αH2/CO2S。因此,擴散性和溶解選擇性的組合決定了總體選擇性。PBI塑料的商品名稱為Celazole PBI。PBI活塞桿價位
PBI塑料的硬度為玻璃的二分之一。PBI活塞桿價位
為了充分發揮 PBI 令人興奮的特性,這種材料較終必須轉化為具有商業吸引力的膜平臺,即高頻膜組件。由于高頻膜通常具有非對稱結構,選擇層超薄且易出現缺陷;因此,制造過程通常需要加入填料、交聯和涂層步驟,以提高選擇性。因此,從提高致密 m-PBI 膜性能中獲得的知識應較終轉化為高頻膜,使其具有高過選擇性和熱穩定性、機械穩定性和化學穩定性。總之,本綜述證實了 PBI 作為未來高效生產 H2 所需的高性能膜材料的潛力。聚合物混合是一種簡單但可重復性高且成本低廉的技術,類似于共聚。因此,應更深入地探索 m-PBI 與高滲透性聚合物的混合,這種聚合物有可能在分子水平上與 m-PBI 結合,限制聚合物鏈的流動性。PBI活塞桿價位