水電解制氫方法的介紹

2015-09-147006人瀏覽

我們在進行水電解制氫的時候,需要找合適的制氫設備,水電解制氫方法也有很多種,今天就讓我們一起來了解一下水電解制氫方法有哪些吧。

1、堿性水電解制氫

堿性水電解技術成熟,操作簡單,在目前廣泛使用。電解水反應是在電解槽中進行的,電解槽內充滿電解質,用隔膜將電解槽分為陽極室和陰極室,各室內分別置有電極。由于水的導電性能很小,故用加入電解質的水溶液作為電解液。當在一定電壓下電流從電極間通過時,則在陰極上產生 氫氣,在陽極上產生氧氣,從而達到水的電解。理論上說來,鉑系金屬是作為電解水電極的最理想金屬,但在實際中為了降低設備和生產成本,常采用制作簡單、成本低同時又具有良好的電化學性能和較好的耐蝕性的鎳合金電極。

工業上電解水的電壓一般在1.65 V-2.2 V之間,電流密度1000 A/m2--2000 A/m2.電解槽是整個系統的核心,結構分單極及雙極兩種.單極式電解槽中電極是并聯的,雙極式電解槽中則是串聯的,雙極式的電解槽結構緊湊,減小了因電解液的電阻而引起的損失,從而提高了電解槽的效率。現在工業用電解槽多為雙極式電解槽。為了進一步提高電解槽轉換效率,需要盡可能地減小提供給電解槽的電壓.增大通過電解槽的電流。減小電壓可以通過開發新的電極材料、隔膜材料及新的電解槽結構來實現。

2、固體聚合物水電解

固體聚合物電解質(Solid Polymer Electrolyte)水電解制氫技術具有效率高、能耗低、電解質性能極定、安全可靠等優點。SPE是美國通用電氣公司于20世紀50年代后期開始發展起來的,70年代初.開始將SPE應用于電解水制氫()方面.00年代以后.隨著各國對氫能的重視.這項技術得到進一步發展

SPE水膜電解技術與傳統喊性水電解技術的主要不同在于它用一種特殊的陽離子交換腆替代了傳統堿性水電解中的隔膜和電解質,起到隔離氣體及離子傳導的作用。去離子水被供到膜電極上,在陽極側反應析出氧氣、氫離子和電子,電子通過外電路傳遞到陰極,氫離子以水合的形式通過SPE膜到陰極。在陰極,氫離子和電子重新結合成氫氣,同時部分水也被帶到陰極。

3、固體氧化物水電解制氫

固體氧化物電解槽從1972年開始發展起來,目前還處于早期發展階段。由于工作在高溫下,部分電能

由熱能代替,效率很高。固體氧化物電解質(solid oxide electrolyzer cells, SOEC)是一種高效、低污染的能量轉化裝置,可以將電能和熱能轉化為化學能。中間是致密的電解質層(一種穩定的氧化鋯ZRO2陶瓷物質及材料組成),兩邊為多孔的氫電極和氧電極。電解質的主要作用是隔開氧氣和氫氣,并且傳導氧離子或質子間.因此一般要求電解質致密且具有高的離子電導率和可忽略的電子電導。電極一般為多孔結構,以利于氣體的擴散和傳輸。

固體氧化物電解池在高溫條件下操作,有望得到比常規電解方法更高的能源轉化效率.而且產生的污染很小,但由于工作在高溫下(1000℃),存在著材料和使用上的一些問題。適合用做固體氧化物電解糟的材料正在研究之中。目前研究重點除了發展制造技術外,同時也在研究中溫(300℃-500℃)固體氧化物電解槽以降低溫度對材料的限制。SOEC的能量來源可以是核能、各種可再生能源或其他商用熱源,具有廣闊的應用前景。隨著研究的進一步深入,固體氧化物電解槽技術將成為制氫的主要技術,架起一座從可再生能源到氫能源的橋梁。

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