水電解制氫設備中的聚合物薄膜電解槽技術

2016-03-299897人瀏覽

水電解制氫設備中使用堿性電解槽有各種好處,其中包括有結構簡單、操作方便、價格比較便宜,特別合適一些大規模生產氫的場所,但是它的缺點也很明顯,其中效率不高就令使用者頭痛,為了解決水電解制氫設備的堿性電解槽缺點,研發人員開發出了聚合物薄膜(PEM)電解槽,聚合物薄膜(PEM)電解槽與其他電解槽不一樣的地方在于:聚合物薄膜(PEM)電解槽是基于離子交換技術。

水電解制氫設備的PEM電解槽在結構上也所有的電解槽一樣,都有兩個電極,但是多了聚合物薄膜,質 子交換膜通常與電極催化劑成一體化結構。這種結構是以多孔的鉑材料作為催化劑結構的電極是緊貼在交換膜表面的。而PEM電解槽的薄膜是由 nation組成,其中包含一種叫sO舯的物質,在水分解成為氫氣和氧氣之后,s0就會迅速分解為sO3一和H,H 和水分子結合成HO +,在 電場作用下穿過薄膜到達陰極 ,在陰極生成氫。

水電解制氫設備的PEM電解槽不需電解液,只需純水,比堿性電解槽安全、可靠。使用質子交換膜作為電解質 具有化 學穩定 性 ,高 的質子傳導性 .良好 的氣體分離性等優點。由于較高的質子傳導性 ,PEM電解槽可以工作在較高的電流下,從而增大了電解效率 。并且由于質子交換膜較薄 ,減小了歐姆損失 .也提高了系統的效率。目前 PEM電解槽的效率可以達到 85%或以上,但由于在電極處使用鉑等貴重 金屬 ,nafion也是很 昂貴的材料 ,故 PEM電解槽 目前還難以投人大規模的使用。為了進一步降低成本 ,目前的研究主要集中在如何降低電極中貴重金屬的使用量以及尋找其他的質子交換膜材料。有機材料比如 Poly和無機材料如SPS都已經經過實驗證明具有和nation很接近的特性 .但成本卻比on要低 ,因此可以考慮作為 PEM電解槽質子交換膜。隨著研究的進一步深人,將可能找到更合適的質子交換膜,并且隨著電極貴金屬分量的減小,PEM電解槽的成本將會大大降低,成為主要的制氫裝置之一 。

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