复合膜是在二代碱性电解水隔膜PPS网布的基础上进行优化设计，采用相分离方法获得的具有致密孔道的高性能隔膜，被认为是潜力巨大的下一代隔膜。复合膜在材料选择、成膜工艺及表征评价方面均与二代隔膜存在显著差异。因此，完善复合膜性能评价体系，协助下游客户实现电解槽性能的大跨步提升至关重要。本文将基于电化学性能、隔气能力以及物理/化学稳定性三个维度，详细阐述复合膜的评价方法。

复合膜的性能评价分为原位与非原位测试。原位测试反映膜在真实工况下的性能，但受系统整体环境影响大；非原位测试虽然操作更具针对性，但难以完全模拟真实环境。目前，原位-非原位结合是完善复合膜评价标准的最佳途径。

一、膜的非原位测试

隔膜通过纳米孔道传递离子并隔离气体。因此，孔径、孔结构、孔隙率及孔曲折度的表征是衡量性能的基础。

1. 孔径及分布：通过泡点和平均流量法（GB/T 32361-2015）测定。通过压力-孔径的对应关系，计算膜的干、湿态气体流量，进而得出最大孔径、平均孔径及孔分布。

2. 孔结构：复合膜常分为对称膜和非对称膜。通过SEM观测截面，指状孔（图2a，此处插入图片）利于传质，降低电阻；海绵孔（图2b，此处插入图片）结构堆积紧密，隔气性更好，承压能力强，操作空间更广。

3. 孔隙率：采用十六烷吸收法（GB/T 33052-2016），通过测量浸润前后膜质量及膜尺寸得出孔隙率P。

4. 孔曲折度：代表物质在膜内扩散的难易程度。目前学术界尚未形成统一评估方法，其值往往依赖于特定的计算模型和实验条件。

关于面电阻测试的实际评价案例：

针对客户反馈“非原位面电阻高但实际电解性能优异”的情况，原因在于：

浸润性：复合膜孔道细密，500+微米的厚度需要极长的浸润时间，未完全浸润会导致电阻测试值偏高。

电极距离：非原位测试中仪器精度受限；而电解槽内接近零间距运行，对膜电阻反映更为灵敏准确。

测试条件：需严格控制电极摆放、气泡去除及温度稳定性。

氢气渗透率评价：

可采用直接测试法（H型池法）或间接测试法（HOR极限电流法）。由于真实电解槽环境复杂（流动的碱液、同时产生的气泡），上述方法仅能作为参考指标。

二、膜的原位测试

原位测试是在电解槽运行环境下，通过评估电流密度、电压和气体纯度来直接反映膜的电化学性能和隔气能力。测试中必须确保“仅有一个参数为变量”，以排除其他构件对评估结果的干扰。

小结：非原位测试为复合膜的性能筛选提供了基础数据，而原位测试则是真实工况下的最终验证。两者结合，才能建立完善的复合膜评价体系。

引文：

[1] Kiadeh, N. T. H. et al. Journal of Membrane Science, 2020, 597, 117601.

[2] Tjaden, B. et al. International Materials Reviews, 2018, 63, 47-67.

[3] Lee, H. I. et al. Journal of Membrane Science, 2020, 616, 118541.

[4] 秦星星等，Chemical Industry and Engineering, 2022, 3, 141-150.