水电解制氢设备中的聚合物薄膜电解槽技术

2016-03-297120人浏览

水电解制氢设备中使用碱性电解槽有各种好处,其中包括有结构简单、操作方便、价格比较便宜,特别合适一些大规模生产氢的场所,但是它的缺点也很明显,其中效率不高就令使用者头痛,为了解决水电解制氢设备的碱性电解槽缺点,研发人员开发出了聚合物薄膜(PEM)电解槽,聚合物薄膜(PEM)电解槽与其他电解槽不一样的地方在于:聚合物薄膜(PEM)电解槽是基于离子交换技术。

水电解制氢设备的PEM电解槽在结构上也所有的电解槽一样,都有两个电极,但是多了聚合物薄膜,质 子交换膜通常与电极催化剂成一体化结构。这种结构是以多孔的铂材料作为催化剂结构的电极是紧贴在交换膜表面的。而PEM电解槽的薄膜是由 nation组成,其中包含一种叫sO舯的物质,在水分解成为氢气和氧气之后,s0就会迅速分解为sO3一和H,H 和水分子结合成HO +,在 电场作用下穿过薄膜到达阴极 ,在阴极生成氢。

水电解制氢设备的PEM电解槽不需电解液,只需纯水,比碱性电解槽安全、可靠。使用质子交换膜作为电解质 具有化 学稳定 性 ,高 的质子传导性 .良好 的气体分离性等优点。由于较高的质子传导性 ,PEM电解槽可以工作在较高的电流下,从而增大了电解效率 。并且由于质子交换膜较薄 ,减小了欧姆损失 .也提高了系统的效率。目前 PEM电解槽的效率可以达到 85%或以上,但由于在电极处使用铂等贵重 金属 ,nafion也是很 昂贵的材料 ,故 PEM电解槽 目前还难以投人大规模的使用。为了进一步降低成本 ,目前的研究主要集中在如何降低电极中贵重金属的使用量以及寻找其他的质子交换膜材料。有机材料比如 Poly和无机材料如SPS都已经经过实验证明具有和nation很接近的特性 .但成本却比on要低 ,因此可以考虑作为 PEM电解槽质子交换膜。随着研究的进一步深人,将可能找到更合适的质子交换膜,并且随着电极贵金属分量的减小,PEM电解槽的成本将会大大降低,成为主要的制氢装置之一 。

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