英語翻譯：

【化】 ionic exchange membrane cell

分詞翻譯：

離子膜的英語翻譯：

【機】 ionic membrane

電解槽的英語翻譯：

electrobath
【化】 electrolytic bath; electrolytic cell; electrolyzer
【醫】 electrolysis bath

專業解析

離子膜電解槽（IEM Electrolyzer）是一種利用離子交換膜（Ion Exchange Membrane, IEM）将電解槽分隔為陽極室和陰極室，并選擇性地允許特定離子通過以實現特定電化學反應的高效電解裝置。其核心在于離子交換膜的選擇性滲透功能。

漢英術語解析：

• 離子膜 (Lízǐ mó / Ion Exchange Membrane, IEM)： 指具有離子選擇透過性的高分子功能膜。在電解槽中，它允許陽離子（如H⁺、Na⁺）或陰離子（如OH⁻）通過，同時阻擋氣體産物（如Cl₂、H₂）和反向離子遷移，實現兩極産物的物理隔離與反應物的有效分離 。
• 電解槽 (Diànjiě cáo / Electrolyzer)： 指進行電解反應的容器或裝置系統，包含電極、電解質、隔膜（此處為離子膜）及供電系統。其功能是在直流電作用下，促使電解質溶液或熔融電解質在電極上發生氧化還原反應 。
• 離子膜電解槽 (IEM Electrolyzer)： 特指采用離子交換膜作為隔膜的電解槽。相較于傳統隔膜法或水銀法電解槽，它具有能耗低、産品純度高、無污染等顯著優勢，是現代氯堿工業、水電解制氫及有機電合成等領域的關鍵設備 。

工作原理與技術特點：

1. 選擇性離子遷移： 以氯堿工業為例，飽和食鹽水進入陽極室，Cl⁻在陽極放電生成氯氣（Cl₂）；Na⁺在電場驅動下透過陽離子交換膜（如全氟磺酸膜）遷移至陰極室。陰極室中水被還原生成氫氣（H₂）和OH⁻，OH⁻與遷移過來的Na⁺結合生成高純度氫氧化鈉溶液。離子膜有效阻止了OH⁻向陽極室擴散和Cl⁻向陰極室遷移，避免了副反應（如生成次氯酸鈉），提高了電流效率和産品純度。
2. 核心組件： 主要由陽極（如钛塗钌銥）、陰極（如鎳）、離子交換膜（如Nafion™、Flemion™）、電解槽框、密封件等構成。膜的性能（離子傳導性、選擇性、化學穩定性、機械強度）直接決定電解槽效率和使用壽命。
3. 主要應用：
   • 氯堿工業： 生産高純度燒堿（NaOH）、氯氣（Cl₂）和氫氣（H₂），是當前最主流且成熟的應用。
   • 水電解制氫： 采用質子交換膜（PEM，一種陽離子膜）或陰離子交換膜（AEM）電解純水生産高純氫氣（H₂）和氧氣（O₂），具有效率高、響應快、適應波動電源（如可再生能源）等優點。
   • 其他： 有機電合成、鹽差能發電、電滲析等 。

權威參考來源：

1. 國際純粹與應用化學聯合會 (IUPAC) - 電化學術語定義：提供“離子交換膜”、“電解槽”等基礎術語的權威定義和分類标準。(來源：IUPAC Gold Book)
2. 《化工百科全書》- “電解”與“膜分離技術”條目：系統闡述電解原理、電解槽類型（包括離子膜電解槽）及離子膜在化工分離中的應用。(來源：化學工業出版社)
3. 中國化工學會 - 綠色化工技術報告：介紹離子膜電解技術在氯堿工業節能減排中的核心作用及最新進展。(來源：中國化工學會官網)
4. 《Modern Chlor-Alkali Technology》：專業著作詳細論述離子膜電解槽在氯堿生産中的設計、操作、性能優化及與隔膜法、水銀法的比較。(來源：Society of Chemical Industry)
5. 美國能源部 (DOE) - 氫能與燃料電池技術辦公室報告：闡述質子交換膜（PEM）電解槽（離子膜電解槽的一種）的技術原理、研發現狀及在清潔制氫中的應用前景。(來源：U.S. Department of Energy)
6. 《Journal of Membrane Science》：國際權威期刊，持續發表離子交換膜材料設計、制備、表征及其在電解槽等應用中性能研究的最新成果。(來源：Elsevier 期刊)

網絡擴展解釋

離子膜電解槽是一種利用離子選擇性交換膜分隔陰陽極區，通過電解反應實現物質分離與制備的電化學裝置。其核心原理和特點如下：

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一、工作原理

1. 離子遷移與反應
   在電場作用下，陽極發生氧化反應（如Cl⁻→Cl₂），陰極發生還原反應（如H₂O→H₂和OH⁻）。陽離子（如Na⁺）通過離子膜遷移至陰極區，陰離子（如Cl⁻）被阻擋在陽極區，實現産物分離。
   反應式示例（氯堿工業）：

   • 陽極：$2Cl⁻ → Cl₂↑ + 2e⁻$
   • 陰極：$2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻$
   • 總反應：$2NaCl + 2H₂O → Cl₂↑ + H₂↑ + 2NaOH$

2. 離子膜的作用
   離子膜（多為氟聚合物材料）選擇性允許特定電荷離子通過，防止産物混合（如Cl₂與H₂接觸爆炸），同時提升電流效率。

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二、核心結構

1. 電解槽主體

   • 陽極：钛網塗覆钌、銥氧化物（耐Cl₂腐蝕）。
   • 陰極：碳鋼或鎳基材料（耐堿性環境）。
   • 離子膜：分隔陰陽極室，控制離子遷移路徑。

2. 槽型分類

   • 單極式：單元槽僅含單一電極，并聯電路，高電流低電壓運行。
   • 複極式：單元槽集成陰陽極，串聯電路，低電流高電壓運行。

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三、應用領域

1. 氯堿工業：電解食鹽水生産氯氣、燒堿和氫氣。
2. 環保與能源：廢水處理、氫能制備（如電解水制氫）。
3. 金屬精煉：銅、鋅等金屬的電解提純。

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四、技術特點

• 高效節能：離子膜降低電阻，能耗較傳統隔膜法減少30%。
• 産物純度高：膜隔離避免副反應，如氯堿工業中NaOH純度可達99%以上。
• 操作靈活：可通過調節電流密度控制反應速率。

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五、關鍵影響因素

1. 鹽水質量：Ca²⁺、Mg²⁺等雜質會堵塞膜孔，導緻電壓升高、效率下降。
2. 電流密度：過高會加速膜老化，過低則降低産能。
3. 溫度與濃度：需維持陽極液NaCl濃度（約3.2mol/L）以優化反應速率。

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如需更深入的技術參數或工藝流程，可參考氯堿工業标準或電解槽制造商資料（來源：、5、6、8）。

分類

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