对一个易引起误解的科学名词——“面电阻”的解释

我们都知道,离子交换膜是高分子电解质,它与一般金属导体一样具有导电性能.在某种意义上,可将离子交换膜称作离子导体.

通常从比较电阻率(也称比电阻)的大小说明金属的导电性能的优劣,电阻率低者,导电性好,而高者,导电性能差.对于离子交换膜,同样也可以通过比较电阻率的大小来判断它们导电性能的好坏.但由于不同牌号的离子交换膜的厚度各不相同,一时难以从电阻率的数值大小马上就判断出它们电阻,即导电性的大小来.为了比较各种膜的导电性能,因此引入“面电阻”的概念.

众所周知,导体的电阻R与其长度L成正比,而与其横截面积A成反比,比例系数ρ称为电阻率(或比电阻),可以写成R=ρ(L/ A),从该式可以得到RA=ρL.对于离子交换膜的厚度,即后式中的L,每种牌号的膜都是确定的,ρ也是确定的,这样R·A也就确定了.我们把R·A即离子交换膜的电阻与其面积的乘积称为面电阻,单位为Ψ·cm2.有了面电阻的数值后,就可直接比较各种膜的导电性能了.从面电阻的定义,一眼就能看出,面电阻相同的膜,其电阻值即导电性能是相同的,不管他们的电阻率和厚度如何不同,只要两者的乘积相同就可以了(当然比较时是在相同使用面积的这个前题下).

对于同一种膜,不管面积的大小,面电阻都是一样的,如1 m2与1 cm2膜的面电阻是一样的,但它们的电阻不一样,面积大者,电阻小,而面积小者,电阻大.1 m2膜的电阻为1 cm2膜的电阻的万分之一,因为电阻与膜面积成反比.同一种类不同面积膜的电阻值就是将其面电阻除以面积的值.如一台由300对阴、阳膜组装的电渗析器,其膜的电阻值可以这样计算:已知阴膜的面电阻为10Ψ·cm2,阳膜为6Ψ·cm2,面积400 mm× 1 600 mm,则这台电渗析器的膜电阻为:

由此可知,对于大面积的电渗析器,由离子交换膜引起的电阻所占比例不是很大的.

根据面电阻的公式RA=ρL,就可算出1 cm2膜的电阻恰恰就是该膜的面电阻,这样就使人造成误会,

把面电阻认作是单位膜面积的电阻了.面电阻在数值上等于单位膜面积时的电阻不应理解为就是单位膜面

积的电阻,如这样理解,那么10 cm2的膜的电阻应为1 cm2膜的10倍了,这显然是错误的,因为导体的电阻

与其面积是成反比的.

最后,特别提醒读者,面电阻的单位为Ψ·cm2,而不是Ψ/cm2.

(葛道才　供稿)