相关性，结果如图9所示。可以看出，纯扩散渗透（图9虚线）仅适用于低压差范围，当压差在5 br以下时，对流渗透（图9点线）所占的比重很低，整体仍表现出扩散性质：而当压力差进一步 升高时，由于对流渗透与压力差的二次相关性，对流在整体渗透中占的比重越来越大。 0.8 ◆60°C 一N唱a 15.4 0.6 0.4 7.7 三 版稿 3.9 0 10 20 30 Pressure difference Ap in bar ■960℃条件下氢气渗透通量与压力差的关系曲线，蓝点：实测值，实线：总渗透通量计算值，点线：纯对流 渗透计算值，虚线：纯扩散渗透t算值P Fig.Hydrogen permeation flux at 60C as a function of pressure difference.Solid line:Theoretical approach with convective and diffusive transport.Dotted line:Pure convective permeation approach.Dashed line:Pure diffusive permetionapproach 作者进一步分析了对流渗透形成的原因，对子生解制氢过程中的对流氢传输，需要高透水率促 使水从阴极流向阳极。可能的机制包含两个方面：是膜的透水性随离子交换当量(EW值)的降 低而提升，研究显示EW值降低100gmo会导致膜透水性提升一个数量级2，与Nafion117(EW 值为1100gmo)相比，该研究所用膜的离子交换当量要低的多(EW值为910gmo),约200 go的差异可能会使透水性提高约两个数量级。另一方面的原因在于操作条件的影响，如图10所 示，该研究是在电解制氢工作状态下进行的，电渗作用会促使水从阳极传输至阴极0划，导致膜中 的水通道变宽，同时使得阴极侧的膜水界面由疏水性转变为亲水性，降低了界面传输阻抗，从而 有助于水在压力差作用下由阴极流向阳极，形成对流渗透。 (a) Cathode (b) H,O Drag 月Diive..2 H2 Diffusive 2H+2e→H2 ■10测量条件示意图：()水电解条件下测量；(b)渗透池条件下测量（未施加电流）P7 Fig.10 Schematically measurement conditions for(a)measurement during electrolysis (b)measurement in a permeation cell without applying current 5电流密度对渗透的形响 Trinke等]研究了电流密度对氢气渗透的影响，该研究是在0.05-1Acm2、30-80C、1-31bar阴极 压力条件下进行的，图11示出了80C、阴极压力为1bar条件下的结果。从图11a可以看出，氧中 氢体积分数随电流密度的变化显示了双曲线的特征趋势，主要是由于析氧量随电流密度升高而增加。相关性，结果如图 9 所示。可以看出，纯扩散渗透（图 9 虚线）仅适用于低压差范围，当压差在 5 bar 以下时，对流渗透（图 9 点线）所占的比重很低，整体仍表现出扩散性质；而当压力差进一步 升高时，由于对流渗透与压力差的二次相关性，对流在整体渗透中占的比重越来越大。 图 9 60 °C 条件下氢气渗透通量与压力差的关系曲线, 蓝点: 实测值, 实线: 总渗透通量计算值, 点线: 纯对流 渗透计算值, 虚线: 纯扩散渗透计算值[28] Fig.9 Hydrogen permeation flux at 60 °C as a function of pressure difference. Solid line: Theoretical approach with convective and diffusive transport. Dotted line: Pure convective permeation approach. Dashed line: Pure diffusive permeation approach[28] 作者进一步分析了对流渗透形成的原因，对于电解制氢过程中的对流氢传输，需要高透水率促 使水从阴极流向阳极。可能的机制包含两个方面：一是膜的透水性随离子交换当量（EW 值）的降 低而提升，研究显示 EW 值降低 100 g·mol-1会导致膜透水性提升一个数量级[29]，与 Nafion117（EW 值为 1100 g·mol-1）相比，该研究所用膜的离子交换当量要低的多（EW 值为 910 g·mol-1），约 200 g·mol-1的差异可能会使透水性提高约两个数量级。另一方面的原因在于操作条件的影响，如图 10 所 示，该研究是在电解制氢工作状态下进行的，电渗作用会促使水从阳极传输至阴极[30-32]，导致膜中 的水通道变宽，同时使得阴极侧的膜/水界面由疏水性转变为亲水性，降低了界面传输阻抗，从而 有助于水在压力差作用下由阴极流向阳极，形成对流渗透。 图 10 测量条件示意图: (a) 水电解条件下测量; (b) 渗透池条件下测量(未施加电流) [27] Fig.10 Schematically measurement conditions for (a) measurement during electrolysis (b) measurement in a permeation cell without applying current[27] 5 电流密度对渗透的影响 Trinke 等[33]研究了电流密度对氢气渗透的影响，该研究是在 0.05-1 A·cm-2、30-80 °C、1-31 bar 阴极 压力条件下进行的，图 11 示出了 80 °C、阴极压力为 1 bar 条件下的结果。从图 11a 可以看出，氧中 氢体积分数随电流密度的变化显示了双曲线的特征趋势，主要是由于析氧量随电流密度升高而增加 。 录用稿件，非最终出版稿