La membrana bipolar, un tipo de membrana de intercambio iónico, se considera el material fundamental para la tecnología de emisión cero. Está compuesto por una capa de membrana de ánodo y cátodo, y una capa de hidrólisis intermedia. Bajo sesgo inverso, las moléculas de agua en la capa intermedia producen OH ^- y H ⁺ por polarización.

La producción a gran escala de la membrana se ve obstaculizada por los diferentes coeficientes de expansión de las capas de ánodo y cátodo, haciendo que las dos capas se deslaminen fácilmente. Además, los catalizadores intermedios más utilizados son moléculas pequeñas o de transición, que son inestables e ineficientes.

En un estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza, un equipo dirigido por el profesor Xu Tongwen y el profesor Wu Liang de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia de Ciencias de China (CAS) adoptó una idea de crecimiento in situ para construir una membrana estable y eficiente.

En sus estudios previos sobre membranas bipolares, Los investigadores han desarrollado la capa de membrana de ánodo y cátodo de sustrato de éter de polifenileno para resolver el problema de los diferentes coeficientes de expansión. y preparó una serie de estructuras de capas catalíticas intermedias para abordar el segundo problema. Sin embargo, para la aplicación industrial, Se necesita más investigación ya que la caída de presión de hidrólisis es demasiado alta para la producción a gran escala.

Por lo tanto, los investigadores construyeron una capa intermedia de hidrólisis estable regulando la posición de crecimiento in situ en la interfaz de la membrana del ánodo y el cátodo, moléculas de anilina agregadas, polimerizado, y partículas de FeO (OH) encapsuladas.

La red de polianilina proporciona una fuerte adhesión entre las capas de la membrana y realiza la fijación y la dispersión uniforme de las partículas de FeO (OH). Las partículas de FeO (OH) de tamaño uniforme proporcionan sitios activos para la hidrólisis y promueven la polarización del agua. soltando H ⁺ y oh ^- rápidamente bajo un campo eléctrico.

Esta membrana recién sintetizada supera a la correspondiente membrana comercial japonesa Neosepta BP1 en los aspectos del voltaje inicial de disociación del agua, estabilidad a alta densidad de corriente y capacidad para generar ácido y álcali por hidrólisis.

Es más, los investigadores desarrollaron técnicas de moldeo con derechos de propiedad intelectual independientes. La línea de producción a gran escala está en construcción.