Содержание к диссертации
Введение
1. ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА В ЭЛЕКТРОМЕМБРАННЫХ СИСТЕМАХ 13
1.1. Концентрационная поляризация в электромембранных системах 13
1.2. Сопряженные эффекты концентрационной поляризации 19
1.3 Экспериментальные методы изучения концентрационной поляризации в электромембранных системах (ЭМС) 24
1.4 Диссоциация молекул воды на границе ионообменная мембрана раствор 25
1.4.1 Условия возникновения потоков ионов Н и ОН в электромембранных системах 26
1.4.2. Механизм диссоциации молекул воды и его влияние на перенос ионов соли через мембрану 29
1.5 Математическая модель электродиффузионного переноса ионов соли и продуктов диссоциации воды в трёхслойной ЭМС 38
1.7 Метод вращающегося дискового электрода в кинетике электродных процессов 44
1.8 Метод вращающегося мембранного диска (ВМД) в исследованиях электромембранных систем 48
Заключение 60
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 62
2.1. Исследуемые мембраны и их кондиционирование 62
2.2. Измерение общих вольтамперных характеристик и чисел переноса ионов соли и продуктов диссоциации воды в ЭМС методом ВМД 63
2.3. Описание конструкции установки с ВМД 69
2.4. Гидродинамическая и электрическая схема установки 71
2.5. Методы определения предельных токов и выявление характерных точек вольтамперных характеристик ЭМС 73
2.5.1. Метод касательных и метод ДВАХ 75
2.5.2. Расчёт характерных точек ВАХ методом аппроксимации 77
3. ЭЛЕКТРОМАССОПЕРЕНОС ИОНОВ СИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ПРИ
ТОКАХ ВЫШЕ ПРЕДЕЛЬНОГО 79
3.1. Исследование электромассопереноса NaCl через катионообменную мембрану МК-40, неосложнённого реакцией диссоциации воды методом ВМД 79
3.2. Исследование электромассопереноса ионов соли через катионообменную мембрану МК-40 в разбавленных растворах NaCl в условиях развития сопряженных эффектов концентрационной поляризации методом ВМД 87
3.3. Расчёт внутренних параметров ЭМС с мембраной МК-40 по модели сверхпредельного состояния 94
3.3.1. Распределение плотности пространственного заряда в области нарушения электронейтральности диффузионного слоя и в фазе мембраны 94
3.3.2. Изменение толщины диффузионного слоя при увеличении степени
поляризации системы и скорости вращения ВМД 100
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДЫ ИОНОГЕННЫХ ГРУПП МЕМБРАН НА ПРОЦЕСС ДИССОЦИАЦИИ ВОДЫ И ПЕРЕНОС ИОНОВ ЭЛЕКТРОЛИТА МЕТОДОМ ВМД 103
4.1. Исследование электромассопереноса NaCl через катионообменную мембрану МК-41 в условиях интенсивно протекающей реакции диссоциации воды методом ВМД 103
4.2. Расчёт внутренних параметров для системы МК-41/разбавленные растворы NaCl по модели сверхпредельного состояния 107
4.2.1. Распределение плотности пространственного заряда в области нарушения электронейтральности диффузионного слоя и мембраны и изменение толщины диффузионного слоя 107
4.2.2. Распределение напряжённости электрического поля в области нарушения электронейтральности диффузионного слоя и мембраны... 112
4.3. Механизм и скорость диссоциации воды в ионполимерах и диффузионном слое 114
5. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ МАССОПЕРЕНОСА В СИСТЕМАХ С ПРОФИЛИРОВАННЫМИ МЕМБРАНАМИ 118
5.1. Разработка технологии профилирования гетерогенных ионообменных мембран 118
5.2. Влияние геометрической неоднородности поверхности на массообменные характеристики ионообменных мембран 123
ВЫВОДЫ 125
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 128
- Концентрационная поляризация в электромембранных системах
- Измерение общих вольтамперных характеристик и чисел переноса ионов соли и продуктов диссоциации воды в ЭМС методом ВМД
- Исследование электромассопереноса NaCl через катионообменную мембрану МК-40, неосложнённого реакцией диссоциации воды методом ВМД
- Исследование электромассопереноса NaCl через катионообменную мембрану МК-41 в условиях интенсивно протекающей реакции диссоциации воды методом ВМД
- Разработка технологии профилирования гетерогенных ионообменных мембран
Введение к работе
Интенсификация массопереноса в электромембранных системах (ЭМС) является одной из важнейших задач современной мембранной электрохимии. Её решение невозможно без исследований закономерностей переноса ионов через мембраны при высоких и сверхвысоких плотностях тока и поиска новых механизмов их доставки к межфазной поверхности мембрана/раствор. Эти исследования продиктованы потребностями практики и, в частности, созданием и широким использованием в промышленности нового поколения электромембранных аппаратов (насадочных электро диализаторов, электродеионизаторов и др.) для получения деионизованной и сверхчистой воды, работающих при плотностях тока многократно превышающих предельный ток. Поэтому, проведению теоретических и экспериментальных исследований сверхпредельного состояния мембран уделяется большое внимание. Достаточно упомянуть, что на международном конгрессе Euromembrane 2000 (Израиль, 2000 г) это направление признано одним из приоритетных.
В последние годы было выполнено несколько фундаментальных работ, направленных на исследование сопряжённых явлений концентрационной поляризации: нарушению электронейтральности раствора и возникновению пространственного заряда в растворе и в мембране, каталитическому механизму диссоциации воды и эффектам экзальтации и депрессии предельного тока, термо- и электроконвекции раствора. Вместе с тем создание общей теории сверхпредельного состояния ЭМС сдерживается отставанием экспериментальных исследований массопереноса при токах выше предельного. Одной из главных причин этого отставания является сложность измерения, поддержания и управления толщиной диффузионного слоя вблизи поверхности мембраны. Как правило, в ЭМС толщина диффузионного слоя, не только зависит от геометрии и размеров используемых электрохимических ячеек, но и от координаты мембраны.
Попытка кардинального решения этой проблемы была предпринята ещё в 60-е годы Н.И. Исаевым, Р.И Золотаревой и Э.М. Ивановым путем разработки метода вращающегося мембранного диска (ВМД), позволяющего, в соответствии с классической гидродинамической теорией В.Г. Левина, обеспечить равнодоступность в диффузионном и гидродинамическом отношениях поверхности мембраны. К настоящему времени вопросам изучения ЭМС методом ВМД посвящено около 15 работ. Это работы: АЛ. Makai и I.C.Tumer (1978 г.), D.A. Gough и J.K. Leypoldt (1979 г.), О.В.Бобрешовой, П.И. Кулинцова, Л.А.Загородных и И.В Аристова, (1987-2006 г.), J.A. Manzanares, К. Kontturi, S. Mafe, V.M. Aguilella, J. PelHcer (1991 г.), Е.А. Лукашёва (2000 г.). Наибольшие успехи были достигнуты в работах ученых Воронежской школы электрохимиков, которые последовательно, в течение ряда лет применяли метод ВМД для исследования закономерности электродиффузии ионов и кинетики замедленных химических реакций в ЭМС.
Для изучения сверхпредельного состояния ЭМС в условиях, когда классическая электродиффузия ионов осложнена упомянутыми выше многочисленными побочными явлениями концентрационной поляризации, регистрация только поляризационных характеристик мембран методом ВМД является недостаточной, одновременно с этим необходимо непосредственно измерять ионные потоки.
Плановый характер работы. Представленные в диссертации исследования были поддержаны грантами Российского фонда фундаментальных исследований № 02-03 08065 3643 (2002-2004), № 03-03 96561 (2003-2005), № 05-03 32853а (2005-2007).
Целью работы являлась разработка метода вращающегося мембранного диска для одновременного измерения в стационарных условиях массопереноса и поляризационных характеристик электромембранных систем и исследование механизмов транспорта ионов и реакции диссоциации воды в разбавленных растворах хлорида натрия.
В соответствии с указанной целью были поставлены следующие задачи:
Разработать установку с вращающимся мембранным диском, позволяющую одновременно измерять ВАХ и зависимость гитторфовских чисел переноса от плотности тока.
Провести проверку применимости гидродинамической теории Левина для ЭМС с катионообменными гетерогенными мембранами МК-40 и МК-41 в разбавленных растворах хлорида натрия.
Измерить эффективные числа переноса ионов и построить парциальные ВАХ по ионам натрия и водорода, рассчитать предельные плотности тока и толщину диффузионного слоя в электромембранных системах МК-40/0,1 М, МК-40/0,01 М, МК-40/0,001 М и МК-41/0,01 М, МК-41/0,001 М раствор NaCl при различных скоростях вращения мембранного диска.
По экспериментальным данным ВАХ и зависимостям чисел переноса от плотности тока рассчитать внутренние параметры ЭМС: толщину диффузионного слоя, распределение напряжённости электрического поля и плотности пространственного заряда в трёхслойной мембранной системе.
Исследовать каталитическое влияние природы ионогенных групп мембран на скорость генерации Н* и ОН" ионов на межфазной границе в системах с сульфокислотными и фосфорнокислотными мембранами в растворах NaCI различной концентрации.
Разработать технологию получения профилированных мембран (совместно с С.А. Лозой) и исследовать методом ВМД процесс массопереноса в системе с профилированными мембранами. Научная новизна. Впервые метод вращающегося мембранного диска использован для одновременного измерения массопереноса ионов и поляризационных характеристик ЭМС.
Впервые предложен метод расчета парциальных вольтамперных характеристик для области пространственного заряда в фазе ионообменных мембран.
Впервые в условиях стабилизации толщины диффузионного слоя проведены исследования сопряженных явлений концентрационной поляризации (диссоциации воды и эффекта экзальтации, нарушение электронейтральности раствора и электроосмотической конвекции) для мембран с низкой (сульфокатионитовых МК-40) и высокой (фосфорнокислотных МК-41) каталитической активностью функциональных групп. Определен их вклад в суммарный массоперенос через мембраны.
Расширены и углубленны представления о природе сверпредельного состояния ЭМС. Уточнены особенности строения двойного электрического слоя на межфазной границе мембрана/раствор для сульфокислотных и фосфорнокислотных мембран.
Путем количественного сопоставления парциальных ВАХ по ионам ЇҐ для ОПЗ в фазе ионполимеров биполярных и монополярных мембран доказано, что механизм диссоциации во всех перечисленных мембранах является каталитическим и протекает с непосредственным участием ионогенных групп. Вклад обычной некаталитической реакции диссоциации воды, протекающей в диффузионном слое, в перенос ионов Н* через мембрану очень мал, а электрическое поле, локализуемое в диффузионном слое с нарушенной электронейтральностью, не достигает значений для существенного ускорения этой реакции вследствие проявления эффекта Вина.
Положения, выносимые на защиту.
1. Новая модификация метода вращающегося мембранного диска, позволяющая одновременно исследовать ионные потоки и поляризационные характеристики мембран в условиях равнодоступности их поверхности.
Количественный подход и результаты определения вкладов электродиффузии, диссоциации воды, экзальтации предельного тока и электроконвекции в суммарный массоперенос в ЭМС со стабилизированным диффузионным слоем.
Строение области пространственного заряда в диффузионном слое и объеме ионполимеров для сульфокислотных и фосфорнокислотных ионообменных мембран, результаты определения заряда двойного электрического слоя и его зависимости от концентрации раствора, скорости вращения мембранного диска и природы ионогенных групп.
Метод расчета парциальных ВАХ для области пространственного заряда монополярных ионообменных мембран.
Представление о едином механизме каталитической реакции диссоциации молекул воды в ионообменных мембранах различной природы.
Новая технология профилирования ионообменных мембран (совместно с С.А. Лозой) и результаты исследования их массообменных характеристик.
Практическая значимость. Усовершенствованный метод ВМД позволяет осуществить целенаправленное исследование сверхпредельных механизмов доставки ионов к межфазной поверхности мембрана/раствор. Разработаны практические рекомендации для интенсификации массопереноса в ЭМС и создания на этой основе нового поколения электродиализаторов получения деионизованной и сверхчистой воды.
Разработана и защищена патентом РФ технология профилирования поверхности ионообменных мембран (совместно с С.А. Лозой), позволяющая исключить эффекты капсулирования и разрушения микроканальной структуры мембран.
Методом ВМД показано, что профилированные гетерогенные мембраны имеют более высокие массообменные характеристики, благодаря частичному разрушению диффузионного слоя вследствие турбулизации раствора и развития электроконвекции и снижения скорости диссоциации воды.
Результаты работы используется при чтении лекций и выполнении лабораторных работ по курсу «Мембранная электрохимия» для студентов химического факультета Кубанского государственного университета.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доктору химических наук, профессору Заболоцкому Виктору Ивановичу за постановку задачи и руководство работой в процессе всего ее выполнения, научному консультанту доктору химических наук, профессору Шельдешову Николаю Викторовичу за постоянное внимание к настоящей работе, помощь в обсуждении результатов экспериментов и подготовке публикаций, сотрудникам кафедры прикладной математики Лебедеву Константину Андреевичу и Ловцову Евгению Геннадьевичу за предоставленную программу для расчета по модели сверхпредельного состояния ЭМС, а также сотрудникам кафедры физической химии Кубанского государственного университета: доктору химических наук, профессору Березиной Нинель Петровне, канд. хим. наук, доценту Ганыч Виктории Валерьевне за консультации в ходе реализации работы, Окулич Олегу Михайловичу за помощь в конструировании и изготовлении экспериментальной установки.
Концентрационная поляризация в электромембранных системах
При наложении электрического поля на мембранную систему ионы, присутствующие в растворе, посредством механизмов миграции, диффузии и конвекции доставляются к межфазной границе мембрана/раствор и переносятся через ионообменную мембрану. Различные значения чисел переноса ионов электролита в мембране (Т,) и в растворе (ti) приводят к возникновению явления концентрационной поляризации в тонких слоях раствора (диффузионных слоях) на границе мембрана/раствор (рис. 1). При достижении предельного тока концентрации ионов электролита на межфазной границе стремятся к нулю, а скачок электрического потенциала стремится с бесконечности. Такая картина является идеализированной и справедлива в какой-то мере только для умеренно концентрированных растворов и при плотностях тока меньше предельного. Для большинства ЭМС концентрационная поляризация осложняется протеканием побочных эффектов, рассмотрение которых будет проведено в следующем разделе.
Изучению электродиффузионного переноса ионов, не осложненного побочными явлениями концентрационной поляризации, посвящено достаточное большое количество научных исследований. В ранних работах описание концентрационной поляризации ионообменных мембран ограничивалось выписыванием уравнений переноса Нернста-Планка в обессоливаемом диффузионном слое, принятии условия равновесия на границе с мембраной и использованием упрощённых уравнений переноса в мембране (однослойная или двухслойная модель) [1, 2, 3, 4]. Впоследствии получили развитие работы, в которых явление концентрационной поляризации изучали с помощью трехслойной одномерной модели, рассматривающей стационарный перенос в системе диффузионный слой 1/мембрана/диффузионный слой II. Под диффузионным слоем понимался пограничный с мембраной слой раствора, где конвективным переносом электролита можно было пренебречь [5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]. Впервые такую модель для системы гомогенная мембрана/бинарный раствор электролита предложили G.B. Wills и E.N. Lightfoot [5]. Обобщение имеющихся представлений о явлении концентрационной поляризации и их дальнейшее развитие получено во многих работах. Обзор этих работ и их анализ можно найти в [13,14].
Измерение общих вольтамперных характеристик и чисел переноса ионов соли и продуктов диссоциации воды в ЭМС методом ВМД
При этом соблюдались следующие условия: большой объём раствора под мембраной (анодная камера 3) необходим для того, чтобы было легче поддерживать постоянство состава раствора (дополнительно для этой цели использовали внешний электролизёр с катионообменной мембраной, который будет показан на рис. 20); скорость протока раствора через капилляры подбиралась таким образом, чтобы концентрация и рН раствора отличались на величину достаточную для аналитического определения изменения состава раствора, но малую с тем, чтобы не осложнить условия процесса массопереноса в системе. Скорость подачи раствора в катодную камеру установки ВМД составляла 7,5 ± 0,05мл/мин, температура в опытах составляла 25 + 0,1С. Особенности конструкции и аппаратурного оформления установки с ВМД будут подробно рассмотрены в разделах 2.3 и 2.4.
При отработке методики титрования использованы аналитические приёмы для оптимизации анализа: 1) построение калибровочного графика на рабочем растворе щелочи (кислоты) для определения концентрации в пробах, что позволило точно установить концентрацию определяемых ионов в самых разбавленных пробах, уточнить концентрацию титранта, устранить систематическую ошибку, связанную с предподготовкой рабочих растворов и реактивов на деионизованной воде; 2) проведение нескольких параллельных измерений (разброс трёх измерений не превышал 1,2 %).
Для измерения чисел переноса через ионообменные мембраны используются, в основном, электрометрический метод ЭДС [184] и аналитический метод Гитторфа [185]. Традиционный вариант метода ЭДС не пригоден для исследования многокомпонентных систем, так как по этому методу числа переноса рассчитываются из величины концентрационного мембранного потенциала, в значении которого нельзя выделить доли отдельных компонентов. Близок к этому методу метод определения чисел переноса по переходному времени [186]. Модифицированный метод ЭДС [187] для многокомпонентных систем применим лишь для исследования разбавленных растворов, ограничение по концентрации связано с необходимостью в концентрированных растворах учитывать перенос коионов. Кроме того, числа переноса, измеренные методом ЭДС, характеризуют квазиравновесное состояние системы мембрана / раствор и не позволяют получить информацию, необходимую для практического проведения электродиализа в условиях протекания через мембрану электрического тока. Теоретически проблема расчета и измерения ЧП (электромиграционных, электрометрических и эффективных) была рассмотрена в [188]. Метод Гитторфа на практике используется в различных модификациях. Совершенствование этого метода связано с преодолением основной экспериментальной проблемы - поиска вспомогательной перегородки с известным и строго фиксированным числом переноса j для обеспечения возможности расчета по измеренному выходу по току rjj числа переноса компонента 7} через исследуемую мембрану: Tj =rjjjcn[188]. В последнее время были разработаны методы определения ЧП с автоматическим поддержанием состава прилегающих к мембране растворов с помощью рН-статов [189], в которых ЧП рассчитывались по количеству кислоты, щелочи или воды, вводимых в растворы для поддержания их состава. Метод позволил получать прецизионные результаты, при этом измеренные ЧП четко определены в отношении внешних концентраций растворов.
class3 ЭЛЕКТРОМАССОПЕРЕНОС ИОНОВ СИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ПРИ
ТОКАХ ВЫШЕ ПРЕДЕЛЬНОГО class3
Исследование электромассопереноса NaCl через катионообменную мембрану МК-40, неосложнённого реакцией диссоциации воды методом ВМД
На первом этапе нам было важно подобрать для исследования систему с наименьшим числом сопряжённых эффектов концентрационной поляризации, способных искажать реальную картину классического процесса электродиффузии, Одним из достаточно хорошо изученных механизмов наращивания массопереноса ионов соли при превышении током значения предельного тока является эффект экзальтации предельного тока за счёт сопряжения потоков ионов соли и продуктов диссоциации воды [41, 42, 48]. Для исключения из рассмотрения этого эффекта экспериментально была подобрана мембранная система, в которой диссоциация воды практически не протекает. Выяснилось, что такой системой является МК-40/0,1 М NaCl. На (рис. 24) представлены общие и парциальные ВАХ этой системы, полученные при скоростях вращения мембраны п = 0-550 об/мин на установке ВМД. Поскольку отдающий противоионы диффузионный слой расположен горизонтально и ниже мембраны, то силы плавучести для такой системы равны нулю и гравитационная конвекция также не возникает. Эффективные числа переноса Гн, в этой системе в исследуемом диапазоне
плотностей тока и скоростей вращения ВМД не превышают 3 %, поэтому парциальные ВАХ для ионов Н4" практически совпадают с осью абсцисс. Числа переноса коионов через мембрану в указанной системе также не превышают 3 %. Как уже было показано в методической части, для выявления характерных точек ВАХ полученные экспериментально интегральные ВАХ представляли в дифференциальных координатах (рис. 25 а, б).
Исследование электромассопереноса NaCl через катионообменную мембрану МК-41 в условиях интенсивно протекающей реакции диссоциации воды методом ВМД
Как видно из приведенных реакций, константа скорости реакции диссоциации воды кЕ для БПМ МБ-3, содержащей фосфорнокислотные группы на несколько порядков выше, чем для БПМ МБ-2 с сульфокислотными группами и ещё намного выше по сравнению с этой константой равной 1 =2,5 10 5 с"1 для некаталитической реакции диссоциации воды в растворе.
Что касается механизма реакции диссоциации воды на монополярных мембранах, он изучен в значительно меньшей степени, что связано с экспериментальными трудностями и, главным образом, с необходимостью стабилизации и определения толщины диффузионного слоя.
В настоящей главе, в продолжение ранее начатых исследований для сульфокислотной мембраны МК-40, методом ВМД исследован механизм реакции диссоциации воды и перенос ионов электролита в системе гетерогенная фосфорнокислотная мембрана МК-41/0,01 М и 0,001 М NaCI, а полученные результаты исследования сопоставлены с результатами, представленными для ЭМС с мембраной МК-40.
На рис. 40 представлены ВАХ ЭМС МК-41/0,001 М раствор NaCI. Из приведённых данных видно, что с увеличением скорости вращения мембраны предельный ток возрастает, а форма ВАХ изученных систем ещё сильнее отличается от классической, чем для случая систем с мембраной МК-40 (рис. 30). Сопоставление парциальных ВАХ по ионам водорода образующихся в результате диссоциации воды для сульфокатионитовой и фосфорнокатионитовой мембраны представлено на рис. 41.
Из рисунка видно, что в случае мембраны МК-41 парциальные токи по ионам водорода в несколько раз превышают эти же значения в системе с мембраной МК-40. Предельные токи, найденные из ВАХ методом касательных, существенно превышают значения предельных токов, рассчитанных по теории Левича [148]. Учет реакции диссоциации воды не приводит к появлению классической ВАХ с горизонтальным плато предельного тока и согласованию найденных из исправленных ВАХ предельных токов с предельными токами, рассчитанными по формуле Левича (табл. 2). Из таблицы видно, что предельный ток в разбавленных растворах для систем и МК-40 и МК-41 является сложной характеристикой и включает в себя и электродиффузионный перенос ионов электролита, и потоки продуктов диссоциации воды.
Разработка технологии профилирования гетерогенных ионообменных мембран
В этом случае возмущенным является весь поток раствора в мембранном канале, причем степень интенсификации массопереноса в очень сильной степени зависит от характера распределения заряженных и незаряженных областей раствора, в свою очередь зависящего от геометрии и состояния поверхности используемых ионообменных мембран.
Для реализации на практике механизма электроконвекции необходимо изменение плотности заряда вдоль поверхности мембраны. Одним из путей достижения этой цели является модификация мембраны с целью создания на ее поверхности электрической неоднородности. Наиболее просто это можно достичь профилированием мембран путем придания их поверхности определённого геометрического рельефа. Впервые метод профилирования поверхности ионообменных мембран был предложен в работе [204]. Эти ионообменные мембраны имели периодически повторяющийся профиль в виде продольных полос.
Известен также патент США [205], где выступы на поверхности ионообменных мембран, сделанные в виде полос, играют роль прокладок и служат для обеспечения фиксированного расстояния между мембранами в камерах обессоливания и концентрирования и турбулизации потока раствора. В работах [206, 207] исследовано влияние межмембранного расстояния и плотности тока на скорость массопереноса в описанных выше электродиализаторах с профилированными мембранами.
СВ. Шаповаловым и Н.Г. Лебедем [208, 209] использован приём профилирования мембран для формирования на их поверхности криволинейных выступов инициирующих гидродинамические парные вихри Тейлора. Оптимизация формы криволинейных выступов сводилась к отысканию такой геометрии выступов, при которой обеспечивался максимальный массоперенос через мембраны при минимальном гидродинамическом сопротивлении. Выступы представляют собой чередующиеся прямые и криволинейные участки с углом поворота 60.
Поверхность мембраны с выступами развита на 15-20% по сравнению с плоской мембраной.
В патенте [210] профилирование мембран использовалось для генерации на геометрически неоднородной поверхности мембран вихревых электроосмотических потоков при протекании через мембраны сверхвысоких плотностей тока, а также для достижения сбалансированности потоков ионов водорода и гидроксила через катионообменную и анионообменную мембраны. Возникающий при і іпр пространственный заряд неравномерно распределён вдоль поверхности профилированной мембраны и при правильном задании шага неоднородности вклад электроосмоса в суммарный перенос ионов может быть весьма существенным и превышать предельный электродиффузионный поток.
