多層堆疊式電化學(xué)流動(dòng)反應(yīng)池:設(shè)計(jì),、傳質(zhì)強(qiáng)化與應(yīng)用
一,、引言
在現(xiàn)代化學(xué)合成領(lǐng)域,,提升反應(yīng)效率,、增強(qiáng)過程可控性以及實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展是核心追求,。電化學(xué)合成作為一種環(huán)境友好且具有反應(yīng)路徑的技術(shù),正受到越來越多的關(guān)注,。然而,,傳統(tǒng)的電化學(xué)裝置在傳質(zhì)效率、反應(yīng)速率和產(chǎn)物選擇性等方面存在一定局限,,限制了其大規(guī)模應(yīng)用,。多層電合成流動(dòng)反應(yīng)池的出現(xiàn),為突破這些瓶頸提供了新的解決方案,。
多層電合成流動(dòng)反應(yīng)池通過巧妙設(shè)計(jì)堆疊式電極結(jié)構(gòu),,并將流動(dòng)化學(xué)原理與電化學(xué)過程深度融合,,展現(xiàn)出性能優(yōu)勢(shì)。當(dāng)反應(yīng)液在外部壓力驅(qū)動(dòng)下有序地 流經(jīng)各層電極表面時(shí),,電極所施加的精確電勢(shì)能夠促使反應(yīng)物高效地發(fā)生氧化還原反應(yīng),,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)物的生成。這種設(shè)計(jì)不僅能夠依據(jù)反應(yīng)的具體需求,,對(duì)各層電極的電勢(shì)進(jìn)行獨(dú)立調(diào)控,,從而完成復(fù)雜的電合成反應(yīng),還能借助流動(dòng)反應(yīng)液持續(xù)不斷地補(bǔ)充反應(yīng)物,、及時(shí)帶走產(chǎn)物,,確保反應(yīng)始終處于高效進(jìn)行的狀態(tài)。近年來,,隨著材料科學(xué),、流體力學(xué)以及電化學(xué)等多學(xué)科的交叉融合發(fā)展,多層電合成流動(dòng)反應(yīng)池在基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用方面均取得了一系列令人矚目的進(jìn)展,。本文將深入探討其設(shè)計(jì)原理,、傳質(zhì)強(qiáng)化機(jī)制以及廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景,為該領(lǐng)域的進(jìn)一步研究和工業(yè)化推廣提供全面的參考,。
二,、工作原理與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
2.1 電化學(xué)基礎(chǔ)原理
多層電合成流動(dòng)反應(yīng)池的運(yùn)作根基是經(jīng)典的電化學(xué)理論。當(dāng)具有一定流速的反應(yīng)液在外部壓力(如蠕動(dòng)泵提供的壓力)作用下,,穩(wěn)定地流入反應(yīng)池內(nèi)的流道,,并依次流過陽(yáng)極和陰極表面時(shí),電化學(xué)反應(yīng)隨即啟動(dòng),。在陽(yáng)極,,反應(yīng)物分子失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),;在陰極,,反應(yīng)物分子得到電子,進(jìn)行還原反應(yīng),。以常見的有機(jī)電合成反應(yīng)為例,,若要將硝基化合物還原為氨基化合物,在陰極表面,,硝基(-NO?)會(huì)逐步得到電子,,經(jīng)過亞硝基(-NO)等中間態(tài),最終轉(zhuǎn)化為氨基(-NH?),,其具體的電子轉(zhuǎn)移步驟和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過程受到電極電勢(shì),、反應(yīng)物濃度以及反應(yīng)溫度等多種因素的綜合影響。而陽(yáng)極則可能發(fā)生如析氧反應(yīng)等作為氧化半反應(yīng)與之匹配,,以維持整個(gè)電化學(xué)反應(yīng)體系的電荷平衡,。在這個(gè)過程中,,電極電勢(shì)如同反應(yīng)的 “開關(guān)” 和 “調(diào)節(jié)器”,精準(zhǔn)控制著反應(yīng)的方向和速率,。合適的電極電勢(shì)能夠降低反應(yīng)的活化能,,使反應(yīng)物分子更容易跨越能壘發(fā)生反應(yīng);同時(shí),,電極表面的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)也對(duì)反應(yīng)的選擇性起著關(guān)鍵作用,,不同的電極材料和表面修飾方式會(huì)優(yōu)先促進(jìn)特定反應(yīng)路徑的進(jìn)行,從而提高目標(biāo)產(chǎn)物的生成比例,。
2.2 多層堆疊式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
多層堆疊式結(jié)構(gòu)是這類反應(yīng)池的核心設(shè)計(jì)亮點(diǎn),。從宏觀上看,整個(gè)反應(yīng)池由多個(gè)相同或不同功能的反應(yīng)單元層層堆疊而成,,猶如搭建一座精密的 “電化學(xué)大廈”,。每個(gè)反應(yīng)單元通常包含陽(yáng)極、陰極以及夾在中間的電解質(zhì)流道,,它們緊密排列,,形成一個(gè)緊湊且高效的反應(yīng)空間。在微觀層面,,各層電極之間的間距經(jīng)過精心設(shè)計(jì),,一般處于毫米甚至微米量級(jí),以確保電場(chǎng)能夠在各層間均勻分布,,同時(shí)優(yōu)化電解液在層間的流動(dòng)狀態(tài),。這種緊密的堆疊方式極大地提高了空間利用率,相較于傳統(tǒng)的單個(gè)反應(yīng)池,,在相同的體積下能夠集成更多的反應(yīng)位點(diǎn),,從而顯著提升反應(yīng)的整體規(guī)模和效率。例如,,在一些工業(yè)級(jí)的多層電合成流動(dòng)反應(yīng)池中,,通過將數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)反應(yīng)單元堆疊在一起,能夠?qū)崿F(xiàn)每小時(shí)數(shù)千克的產(chǎn)物生成量,,這是傳統(tǒng)電化學(xué)裝置難以企及的。此外,,多層結(jié)構(gòu)還賦予了反應(yīng)池靈活的操作特性,,不同層的電極可以根據(jù)反應(yīng)的階段性需求或不同的反應(yīng)步驟,獨(dú)立施加不同的電勢(shì),,從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的串聯(lián)或并行反應(yīng),,極大地拓展了電合成反應(yīng)的種類和應(yīng)用范圍。
三,、傳質(zhì)強(qiáng)化機(jī)制
3.1 流體動(dòng)力學(xué)優(yōu)化
3.1.1 流道設(shè)計(jì)創(chuàng)新
流道作為反應(yīng)液在反應(yīng)池內(nèi)流動(dòng)的 “高速公路”,,其設(shè)計(jì)對(duì)傳質(zhì)效率起著決定性作用,。近年來,科研人員在流道設(shè)計(jì)方面展現(xiàn)出了豐富的創(chuàng)造力,,開發(fā)出了多種創(chuàng)新結(jié)構(gòu),。其中,仿生流道設(shè)計(jì)借鑒了自然界中樹葉脈絡(luò)的分形結(jié)構(gòu),,通過巧妙的分支和變徑設(shè)計(jì),,使反應(yīng)液在流道內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)更均勻的流速分布。這種分形流道能夠有效避免傳統(tǒng)直交流道中容易出現(xiàn)的流速不均和死區(qū)問題,,讓反應(yīng)液能夠更充分地與電極表面接觸,,從而加速反應(yīng)物向電極表面的傳輸以及產(chǎn)物從電極表面的脫離。研究數(shù)據(jù)表明,,采用仿生分形流道的多層電合成流動(dòng)反應(yīng)池,,其內(nèi)部反應(yīng)液的流速均勻性相較于傳統(tǒng)直交流道提高了 30% - 50%,傳質(zhì)效率相應(yīng)提升了 2 - 3 倍,。另一種具特色的流道設(shè)計(jì)是氣液分離流道,,該流道在內(nèi)部嵌入了疏水多孔膜。在電化學(xué)反應(yīng)過程中,,當(dāng)有氣體產(chǎn)物(如氫氣,、氧氣等)生成時(shí),這些氣體在浮力和流動(dòng)剪切力的作用下,,會(huì)優(yōu)先向疏水多孔膜遷移,,并通過膜的孔隙從反應(yīng)液中分離出去。這一設(shè)計(jì)有效解決了氣體產(chǎn)物在反應(yīng)液中積累導(dǎo)致的 “氣堵” 問題,,維持了反應(yīng)液的順暢流動(dòng),,保證了電極表面始終有新鮮的反應(yīng)物供應(yīng),極大地提升了反應(yīng)的穩(wěn)定性和持續(xù)運(yùn)行能力,。
3.1.2 流速與流量控制
精確調(diào)控反應(yīng)液的流速和流量是優(yōu)化傳質(zhì)的重要手段,。在多層電合成流動(dòng)反應(yīng)池中,流速和流量的變化會(huì)直接影響反應(yīng)液與電極表面的接觸時(shí)間以及反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃度分布,。一般來說,,適當(dāng)提高流速能夠有效減薄電極表面的擴(kuò)散層厚度,根據(jù) Nernst 擴(kuò)散層理論,,流速增加時(shí),,擴(kuò)散層厚度可從傳統(tǒng)靜態(tài)體系下的約 100μm 壓縮至 10μm 以下,從而顯著加快反應(yīng)物向電極表面的擴(kuò)散速率,,提高反應(yīng)電流密度,。例如,在電催化二氧化碳還原反應(yīng)中,,當(dāng)反應(yīng)液流速?gòu)?0.5 mL/min 提高到 5 mL/min 時(shí),,二氧化碳的傳質(zhì)速率提升了 5 - 8 倍,,電流密度相應(yīng)增加了 3 - 4 倍,產(chǎn)物收率也得到了明顯提高,。然而,,流速并非越高越好,過高的流速可能導(dǎo)致反應(yīng)液與電極表面的接觸時(shí)間過短,,使得部分反應(yīng)物來不及發(fā)生反應(yīng)就被帶出反應(yīng)池,,反而降低了反應(yīng)效率。因此,,需要根據(jù)具體的反應(yīng)體系和電極特性,,通過實(shí)驗(yàn)和模擬相結(jié)合的方法,找到最佳的流速和流量操作區(qū)間,,以實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)效率和反應(yīng)效率的雙重優(yōu)化,。在實(shí)際應(yīng)用中,通常會(huì)采用高精度的蠕動(dòng)泵或注射泵來精確控制反應(yīng)液的流速和流量,,并結(jié)合在線監(jiān)測(cè)設(shè)備(如電化學(xué)工作站,、濃度傳感器等)實(shí)時(shí)反饋調(diào)整,確保反應(yīng)始終在條件下進(jìn)行,。
3.2 電極與流道協(xié)同作用
3.2.1 三維多孔電極與流道適配
三維多孔電極因其具有極大的比表面積和豐富的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu),,為電化學(xué)反應(yīng)提供了大量的活性位點(diǎn),成為提升電極性能的關(guān)鍵材料,。在多層電合成流動(dòng)反應(yīng)池中,,將三維多孔電極與精心設(shè)計(jì)的流道相結(jié)合,能夠進(jìn)一步發(fā)揮二者的協(xié)同優(yōu)勢(shì),。以碳纖維泡沫負(fù)載納米 Pt 顆粒構(gòu)成的三維多孔電極為例,,其比表面積可達(dá) 1000 m2/g 以上,相較于傳統(tǒng)平板電極,,能夠提供數(shù)十倍甚至上百倍的活性位點(diǎn),,極大地提高了電化學(xué)反應(yīng)速率。同時(shí),,流道的設(shè)計(jì)需要充分考慮與三維多孔電極的適配性,。流道的尺寸、形狀和布局要確保反應(yīng)液能夠均勻地滲透進(jìn)入電極的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu),,使電極內(nèi)部的活性位點(diǎn)都能充分參與反應(yīng),。例如,采用微通道或多孔介質(zhì)流道與三維多孔電極配合,,反應(yīng)液在壓力驅(qū)動(dòng)下能夠像 “毛細(xì)血管” 一樣深入電極內(nèi)部,實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物在電極內(nèi)部的高效傳輸和分布,,避免了電極內(nèi)部出現(xiàn)反應(yīng)物濃度梯度過大的問題,,從而使整個(gè)電極的活性得到充分發(fā)揮,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在相同的反應(yīng)條件下,,采用三維多孔電極與適配流道組合的反應(yīng)池,,其電流密度相較于傳統(tǒng)平板電極與簡(jiǎn)單流道組合提升了 4 - 6 倍,反應(yīng)效率得到了顯著提升,。
3.2.2 電極表面改性對(duì)流道內(nèi)流體的影響
對(duì)電極表面進(jìn)行改性不僅能夠改變電極自身的催化性能,,還會(huì)對(duì)流道內(nèi)流體的流動(dòng)特性和傳質(zhì)過程產(chǎn)生重要影響。其中,,疏水涂層(如聚四氟乙烯 PTFE 涂層)的應(yīng)用是一種常見且有效的表面改性方式,。在電化學(xué)反應(yīng)過程中,尤其是涉及氣體生成的反應(yīng)(如析氫,、析氧反應(yīng)),,氣體產(chǎn)物容易在電極表面形成氣泡并附著,這些氣泡不僅會(huì)占據(jù)電極的活性位點(diǎn),,降低電極的有效反應(yīng)面積,,還會(huì)阻礙反應(yīng)液在電極表面的流動(dòng),導(dǎo)致傳質(zhì)效率下降,。而經(jīng)過疏水涂層改性的電極表面,,由于其對(duì)氣體具有較強(qiáng)的排斥作用,能夠使生成的氣泡更容易脫離電極表面,,快速進(jìn)入流道并被反應(yīng)液帶走,,有效抑制了 “氣堵” 現(xiàn)象的發(fā)生。此外,,電極表面的電荷性質(zhì)和粗糙度等物理化學(xué)性質(zhì)的改變,,也會(huì)影響流道內(nèi)流體的流動(dòng)狀態(tài)。例如,,通過在電極表面引入特定的電荷基團(tuán),,能夠利用靜電作用引導(dǎo)反應(yīng)液中帶電離子的遷移方向,優(yōu)化反應(yīng)物在電極表面的濃度分布,,從而提高反應(yīng)的選擇性和效率,。在一些電催化有機(jī)合成反應(yīng)中,經(jīng)過表面電荷調(diào)控改性的電極,,能夠使目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性提高 20% - 30%,,展現(xiàn)出電極表面改性對(duì)流道內(nèi)流體傳質(zhì)和反應(yīng)性能的顯著優(yōu)化作用。
四,、關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素
4.1 電極材料選擇與優(yōu)化
4.1.1 高活性催化劑設(shè)計(jì)
在多層電合成流動(dòng)反應(yīng)池中,,電極材料的催化活性直接決定了反應(yīng)的速率和效率。為了滿足日益增長(zhǎng)的高效電合成需求,科研人員致力于開發(fā)具有高活性的催化劑,。其中,,三維多孔結(jié)構(gòu)的電極材料因其物理化學(xué)性質(zhì),成為研究熱點(diǎn)之一,。以碳纖維泡沫負(fù)載納米 Pt 顆粒的三維多孔電極為例,,這種電極通過將納米級(jí)的 Pt 顆粒均勻分散在碳纖維泡沫的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上,充分發(fā)揮了 Pt 的高催化活性和碳纖維泡沫的大比表面積優(yōu)勢(shì),。納米 Pt 顆粒作為催化活性中心,,能夠顯著降低電化學(xué)反應(yīng)的活化能,加速反應(yīng)物分子的電子轉(zhuǎn)移過程,。而碳纖維泡沫不僅為 Pt 顆粒提供了穩(wěn)定的支撐載體,,防止其團(tuán)聚失活,還通過其豐富的孔隙結(jié)構(gòu),,極大地增加了電極與反應(yīng)液的接觸面積,,使更多的反應(yīng)物分子能夠在電極表面快速發(fā)生反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,,相較于傳統(tǒng)的平板 Pt 電極,,這種三維多孔電極在電催化反應(yīng)中的電流密度可提升 4 - 6 倍,展現(xiàn)出催化活性,。此外,,通過對(duì) Pt 顆粒的尺寸、分布以及碳纖維泡沫的孔隙率等參數(shù)進(jìn)行精細(xì)調(diào)控,,可以進(jìn)一步優(yōu)化電極的催化性能,,使其更好地適應(yīng)不同的電合成反應(yīng)需求。
除了負(fù)載型納米催化劑,,開發(fā)新型的單原子催化劑也是提高電極活性的重要方向,。單原子催化劑將金屬原子以單個(gè)原子的形式分散在載體表面,實(shí)現(xiàn)了金屬原子的最大原子利用率,,同時(shí)由于單原子電子結(jié)構(gòu)和配位環(huán)境,,使其在某些電化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性和選擇性。例如,,在電催化二氧化碳還原反應(yīng)中,,以氮摻雜石墨烯為載體的單原子銅催化劑,能夠精準(zhǔn)地調(diào)控二氧化碳分子的吸附和活化方式,,將二氧化碳高效地轉(zhuǎn)化為一氧化碳或甲酸等產(chǎn)物,,其對(duì)一氧化碳的選擇性可高達(dá) 90% 以上,且在較低的過電位下就能實(shí)現(xiàn)高電流密度的反應(yīng),,為二氧化碳的資源化利用提供了潛力的解決方案,。
4.1.2 表面功能化處理
對(duì)電極表面進(jìn)行功能化處理是優(yōu)化電極性能的另一個(gè)關(guān)鍵手段,。表面功能化可以改變電極表面的物理化學(xué)性質(zhì),如潤(rùn)濕性,、電荷分布和表面能等,,從而對(duì)電化學(xué)反應(yīng)過程產(chǎn)生積極影響。其中,,疏水涂層處理在涉及氣體生成的電化學(xué)反應(yīng)中具有重要應(yīng)用價(jià)值。在電催化反應(yīng)過程中,,當(dāng)有氣體產(chǎn)物(如氫氣,、氧氣等)生成時(shí),這些氣體容易在電極表面形成氣泡并附著,,導(dǎo)致電極表面的活性位點(diǎn)被占據(jù),,反應(yīng)液與電極的接觸受阻,傳質(zhì)效率下降,,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn) “氣堵” 現(xiàn)象,,使反應(yīng)無法正常進(jìn)行。而在電極表面涂覆聚四氟乙烯(PTFE)等疏水材料后,,電極表面的潤(rùn)濕性發(fā)生顯著改變,,對(duì)氣體的親和力降低,使得生成的氣泡更容易從電極表面脫離,,快速進(jìn)入流道并被反應(yīng)液帶走,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過 PTFE 疏水涂層處理的電極,,在析氫反應(yīng)中,,氣泡在電極表面的平均停留時(shí)間可縮短至原來的 1/3 - 1/5,有效提高了電極的活性位點(diǎn)利用率和反應(yīng)的持續(xù)穩(wěn)定性,,電流密度可提升 20% - 30%,。
此外,通過在電極表面引入特定的官能團(tuán)或進(jìn)行表面電荷調(diào)控,,能夠改變電極表面與反應(yīng)物分子之間的相互作用方式,,優(yōu)化反應(yīng)物在電極表面的吸附和反應(yīng)路徑,從而提高反應(yīng)的選擇性,。例如,,在電催化有機(jī)合成反應(yīng)中,在電極表面修飾帶有正電荷的氨基基團(tuán),,能夠通過靜電吸引作用,,使帶負(fù)電荷的反應(yīng)物分子優(yōu)先在電極表面富集,增加其在活性位點(diǎn)附近的濃度,,促進(jìn)目標(biāo)反應(yīng)的進(jìn)行,,提高目標(biāo)產(chǎn)物的生成比例,。研究發(fā)現(xiàn),在某些有機(jī)電合成反應(yīng)中,,經(jīng)過表面電荷調(diào)控功能化處理的電極,,目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性可提高 30% - 40%,展現(xiàn)出表面功能化處理在提升電極性能方面的巨大潛力,。
4.2 流道工程設(shè)計(jì)
4.2.1 微流控與宏觀流道結(jié)合
在多層電合成流動(dòng)反應(yīng)池中,,流道的設(shè)計(jì)需要兼顧微觀尺度的精確控制和宏觀尺度的高效傳輸。微流控技術(shù)因其能夠在微米級(jí)別的通道內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的精確操控,,為流道設(shè)計(jì)帶來了新的思路,。將微流控結(jié)構(gòu)與宏觀流道相結(jié)合,能夠充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢(shì),,實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)過程的精細(xì)化調(diào)控,。在微觀層面,微流控通道的尺寸通常在幾十微米到幾百微米之間,,這種微小的尺度賦予了流體流動(dòng)特性,,如層流現(xiàn)象顯著,不同流體在微通道內(nèi)能夠以穩(wěn)定的層流形式流動(dòng),,互不干擾,。利用這一特性,可以通過設(shè)計(jì)復(fù)雜的微通道網(wǎng)絡(luò),,實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)物的精準(zhǔn)輸送和混合,,在微觀尺度上優(yōu)化反應(yīng)條件。例如,,通過精確控制微通道內(nèi)不同反應(yīng)物的流速和流量比,,能夠在局部區(qū)域形成特定的濃度梯度和反應(yīng)環(huán)境,提高目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性,。在一些電催化合成手性分子的反應(yīng)中,,利用微流控通道的精確控制能力,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)手性試劑的精準(zhǔn)添加和反應(yīng)環(huán)境的精準(zhǔn)調(diào)控,,從而將目標(biāo)手性產(chǎn)物的對(duì)映體過量值(ee 值)提高到 90% 以上,。
在宏觀尺度上,流道的設(shè)計(jì)則側(cè)重于保證反應(yīng)液的整體流量和均勻分布,,以滿足大規(guī)模反應(yīng)的需求,。宏觀流道通常具有較大的尺寸和較高的流量承載能力,能夠?qū)⒋罅康姆磻?yīng)液高效地輸送到各個(gè)微流控單元或電極表面,。通過優(yōu)化宏觀流道的形狀,、尺寸和連接方式,可以減少流體的壓力損失,,提高流體的輸送效率,。例如,,采用蛇形或螺旋形的宏觀流道設(shè)計(jì),能夠增加反應(yīng)液在流道內(nèi)的停留時(shí)間,,使其與電極充分接觸,,同時(shí)避免出現(xiàn)死區(qū)和流速不均的問題。此外,,還可以通過在宏觀流道中設(shè)置混合器,、分流器等結(jié)構(gòu),進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)液的混合和分布效果,,提高整個(gè)反應(yīng)體系的傳質(zhì)效率和反應(yīng)均勻性,。
4.2.2 流道材料與表面性質(zhì)調(diào)控
流道材料的選擇以及對(duì)其表面性質(zhì)的調(diào)控對(duì)于多層電合成流動(dòng)反應(yīng)池的性能也有著重要影響。流道材料需要具備良好的化學(xué)穩(wěn)定性,、耐腐蝕性、絕緣性以及合適的力學(xué)性能,,以確保在復(fù)雜的電化學(xué)環(huán)境下能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,。常見的流道材料包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK),、聚苯乙烯(PS)等高分子材料,,以及玻璃、陶瓷等無機(jī)材料,。這些材料各有優(yōu)缺點(diǎn),,例如 PTFE 具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和低摩擦系數(shù),能夠有效減少反應(yīng)液在流道內(nèi)的阻力,,但其力學(xué)性能相對(duì)較弱,;PEEK 則具有較高的強(qiáng)度和良好的耐熱性,適用于高溫,、高壓的反應(yīng)環(huán)境,,但成本相對(duì)較高。在實(shí)際應(yīng)用中,,需要根據(jù)具體的反應(yīng)需求和工況條件,,綜合考慮選擇合適的流道材料。
除了材料本身的性質(zhì),,對(duì)流道表面進(jìn)行改性處理也是優(yōu)化流道性能的重要手段,。通過在流道表面引入特定的官能團(tuán)或涂層,可以改變流道表面的潤(rùn)濕性,、電荷性質(zhì)和表面能等物理化學(xué)性質(zhì),,從而對(duì)反應(yīng)液在流道內(nèi)的流動(dòng)行為和傳質(zhì)過程產(chǎn)生積極影響。例如,,在流道表面涂覆一層親水涂層(如聚乙二醇 PEG 涂層),,可以提高流道表面對(duì)反應(yīng)液的潤(rùn)濕性,,使反應(yīng)液能夠更均勻地分布在流道內(nèi),減少氣泡的產(chǎn)生和附著,,提高傳質(zhì)效率,。
產(chǎn)品展示
SSC-ECFN8030多層電合成流動(dòng)反應(yīng)池,將多組電池串聯(lián)使用,,驗(yàn)證產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用模型,,可快速實(shí)現(xiàn)電催化的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。電池流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單有效,,便于組裝一體,,具有高效率、高穩(wěn)定,、長(zhǎng)壽命的特性,,適用于氣液流動(dòng)條件下的電催化反應(yīng),用于電化學(xué)合成,、電催化二氧化碳,、電催化合成氨、電合成雙氧水等,。
產(chǎn)品優(yōu)勢(shì):
1) 池體采用雙密封技術(shù),,密封效果極加,不漏液,。
2) 流道材質(zhì)根據(jù)客戶使用情況可以選擇,,鈦合金,石墨或鍍金可選,。
3) 多種流道可以選擇,,標(biāo)配為蛇形通道,根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求可以定做不同流動(dòng)樣式,。
4) 多電池組合使用,,采用特殊的流道設(shè)計(jì),氣體串連,,提高產(chǎn)物產(chǎn)率,。
5) 電極有效活性面積可選擇行多。
6) 管路接頭均為標(biāo)準(zhǔn)接頭,,可選擇多種管路 ,。
7) 可根據(jù)需求定制各種池體結(jié)構(gòu)。
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