质子交换膜电解槽规模化制备低碳臭氧及其在绿色半导体制造中的应用研究

《International Journal of Hydrogen Energy》：Proton exchange membrane electrolysis (PEMWE) producing low-carbon Ozone for application in green semiconductor manufacturing processes

本文系统综述了质子交换膜水电解（PEMWE）技术规模化制备低碳臭氧（O3）在绿色半导体制造中的前沿进展。研究聚焦于通过自制膜电极（MEA）、催化剂优化、流体流向调控等策略，将7-cell、5×5 cm2电堆的O3产率提升至~9 g/h，同时实现15.1%的法拉第效率（FE%），为半导体行业废水处理提供了高效、低污染的绿色解决方案。

　　

Highlight

材料

本研究用于膜清洗、催化剂制备和自制膜电极（MEA）测试的材料包括：二氧化铅（PbO₂）粉末（97%，Sigma-Aldrich）、多壁碳纳米管（MWCN）（X-MAT? TSCNT-C，台湾碳材料有限公司）以及商用铂/碳（Pt/C）气体扩散电极（GDE）（扬志公司）。乙醇和异丙醇（IPA）购自Merck，用作清洗和分散溶剂。过氧化氢（H₂O₂）（Aldrich）和0.5 M硫酸（H₂SO₄）（98.8%，大阪）溶液用于...

用于PEMWE电堆密封垫的材料附件性能

在单细胞PEMWE单元的初步测试中，比较了密封垫阳极流道的性能。从图3（a）可以看出，对比了镍泡沫（左）和钛（Ti）网（右）。使用镍泡沫测试241小时后，电压从5.28 V升至5.639 V，如图3（b）所示。当使用钛网时，电压在衰减前（从4.195 V到4.585 V）可以持续500小时。从图3（c）可以清楚地看出，尽管镍泡沫可以...

结论

半导体行业在清洗过程后产生大量有害废水，对环境造成负面影响。臭氧（O₃）正成为一种流行的清洁方法，因为它能有效去除污染物且不残留。质子交换膜水电解（PEMWE）是一种生产氢气（H₂）和臭氧（O₃）的前沿技术。文献中报道的各种研究主要集中于使用PEMWE进行小规模O₃生产。然而，更大规模且...