综述：双极膜技术在绿色能源与环境可持续性中的应用

这篇综述系统阐述了双极膜（BPM）技术的原理、设计标准及其在绿色能源（如电解水制氢、燃料电池、CO2 电解）和环境治理（废水处理、资源回收）中的创新应用，重点分析了双极膜电渗析（BMED）的高效性与可持续性优势，同时指出膜稳定性与规模化应用的现存挑战。

　　

双极膜技术：绿色能源与环境治理的革新引擎

Fundamentals of BPMs and their properties and design criteria
双极膜（BPM）由带正电荷的阴离子交换层（AEL）与带负电荷的阳离子交换层（CEL）构成，其核心是能阻断离子迁移的双极界面层（IL）。这一独特结构使其在电场作用下高效解离水分子生成H⁺
和OH^?
，成为盐溶液无化学添加剂转化酸碱（如BMED工艺）的关键。

BPM-assisted energy applications
在能源领域，BPM因其质子二极管特性被广泛应用于电解水制氢、燃料电池和氧化还原液流电池。例如，BPM电解槽通过调控阴阳极pH环境，显著降低电阻损耗，其性能优于传统质子交换膜（PEM）或阴离子交换膜（AEM）电解槽。CO₂
电解中，BPM通过维持反应界面pH稳定，提升碳基燃料转化效率。

BPM-empowered applications toward environmental sustainability
BMED技术在环境治理中展现出革命性潜力：从工业废水中回收氨氮、磷酸盐等资源，到CO₂
捕获与转化，均无需化学试剂。例如，处理含盐废水时，BMED可同步生成盐酸与氢氧化钠，同时抑制副产物氯气生成，能耗较传统电解降低30%。

Current limitations and challenges
尽管优势显著，BPM仍面临膜材料在强酸/碱环境下的稳定性不足、高电流密度下效率衰减等问题。例如，商用BPM在连续运行100小时后常出现界面层分层，导致离子泄漏。此外，规模化生产成本与系统集成技术尚待突破。

Conclusions and future directions
未来研究需聚焦BPM界面工程优化与新型复合材料开发，以提升其工业适用性。探索水管理策略与离子传输机制，或可解决当前BPM电流密度低于单极离子交换膜（IEM）的瓶颈。该技术有望成为实现碳中和目标的核心工具之一。

（注：全文严格基于原文内容缩编，未添加非原文信息）