AEM電解池是組成AEM電解系統(tǒng)的基本單位,多個(gè)AEM電解池一起組成了AEM電解模塊。大量的AEM電解模塊和多個(gè)輔助系統(tǒng)一起構(gòu)成了AEM電解水系統(tǒng)。AEM電解模塊與PEM電解槽結(jié)構(gòu)類似,其輔助系統(tǒng)包括氧氣處理和干燥系統(tǒng)、水箱、水處理凈化系統(tǒng)和交流直流轉(zhuǎn)換器等設(shè)備。陰離子交換膜AEM電解池的關(guān)鍵組成部分為陰離子交換膜組,由有機(jī)陽(yáng)離子聚合物骨架和共價(jià)附著在骨架上的陽(yáng)離子組成。陰極材料、陽(yáng)極材料和陰離子交換膜是AEM電解池的,直接影響著AEM電解池的工作效率和設(shè)備壽命。國(guó)內(nèi)大多數(shù)工業(yè)級(jí)可再生能源電解水制氫應(yīng)用項(xiàng)目仍然以堿性水電解為主。濰坊工業(yè)電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
陽(yáng)離子/質(zhì)子交換膜水電解技術(shù)(PEM)該技術(shù)是指使用質(zhì)子(陽(yáng)離子)交換膜作為固體電解質(zhì)替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質(zhì)(30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液),并使用純水作為電解水制氫原料的制氫過程。和堿性電解水制氫技術(shù)相比,PEM電解水制氫技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn),并且,PEM電解水制氫技術(shù)工作效率更高,易于與可再生能源消納相結(jié)合,是目前電解水制氫的理想方案。但是由于PEM電解槽需要在強(qiáng)酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運(yùn)行,因此設(shè)備需要使用含貴金屬(鉑、銥)的電催化劑和特殊膜材料,導(dǎo)致成本過高,使用壽命也不如堿性電解水制氫技術(shù)。巴彥淖爾小型電解水制氫設(shè)備公司在未來的研發(fā)中,制氫設(shè)備不斷迭代升級(jí),有望在能源轉(zhuǎn)型和氫能產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮更為重要的作用。
水電解制氫有不同的類型,主要根據(jù)使用的電解質(zhì)和傳導(dǎo)的離子種類來區(qū)分。常見的有以下幾種:-質(zhì)子交換膜(PEM)水電解:使用固態(tài)聚合物膜作為電解質(zhì),傳導(dǎo)H +離子。具有高效率、高純度、低溫度、低壓力等優(yōu)點(diǎn),但也有成本高、壽命短、易堵塞等缺點(diǎn)。-堿性水電解:使用液態(tài)堿性溶液(如NaOH或KOH)作為電解質(zhì),傳導(dǎo)OH -離子。具有成本低、壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),但也有效率低、純度差、高溫度、高壓力等缺點(diǎn)。固體氧化物(SOEC)水電解:使用固態(tài)陶瓷材料作為電解質(zhì),傳導(dǎo)O 2-離子。具有高效率、高純度、可逆性等優(yōu)點(diǎn),但也有成本高、壽命短、高溫度(700~800℃)等缺點(diǎn)。
電解的本質(zhì):電能推動(dòng)電解質(zhì)溶液中的水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),生成氫氣與氧氣。理論電量:根據(jù)法拉第定律,電極反應(yīng)產(chǎn)物的質(zhì)量與通入的電量成正比,制取1Nm3氫氣和0.5Nm3氧氣需要的電量為2390Ah,即1mol氫和0.5mol氧的理論電量為53.6Ah。電壓要求:要進(jìn)行電解,必須在一對(duì)電極上加上一定的直流電壓,使電流流過電解槽。U=E+IR+ηH+ηO(操作電壓=水的理論分解電壓+電解電流x電解總電阻+氫超電壓+氧超電壓)??傠娮桦妷篒R(歐姆損失)由V液、V隔、V極、V接共同組成,當(dāng)電解材料良好時(shí),操作正常時(shí),后3項(xiàng)影響很小,所以,操作電壓主要包括理論分解電壓、超電壓和電解液電壓損失。極間電壓或小室電壓,一般為1.8~2.5V。PEM電解水制氫技術(shù)基本成熟,進(jìn)入了商業(yè)化早期階段。
堿性電解水技術(shù)比較大的缺點(diǎn)在于工作電流密度較低、電解槽效率不高、占地面積大。特別在冬季,設(shè)備需要經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱,啟動(dòng)時(shí)間大概需要2 h。不過堿性電解水電解槽、隔膜等設(shè)備、材料的加工、制備工藝在我國(guó)已經(jīng)基本成熟,產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)完善,是目前在我國(guó)**適合規(guī)?;募夹g(shù)路線。通過調(diào)研了解,目前國(guó)內(nèi)比較大單槽制氫規(guī)模已經(jīng)達(dá)到 3000 Nm3/h,電解槽直流電耗比較低可以達(dá)到4.2 kW·h/Nm3。其原理為在兩個(gè)電極之間施以直流電,并用隔膜將陰陽(yáng)兩極分離開來,在陰極水分子被還原,生成氫氣和氫氧根離子,生成的氫氧根離子穿過隔膜到達(dá)陽(yáng)極,在陽(yáng)極側(cè)失電子析氧,生成氧氣和水。水電解制氫被認(rèn)為是未來制氫的發(fā)展方向,特別是利用可再生能源電解水制氫。安陽(yáng)PEM電解水制氫設(shè)備價(jià)格
電解水制氫系統(tǒng)主要由電解槽、電源系統(tǒng)、氣體分離與純化系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等組成。濰坊工業(yè)電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
降低操作電壓的方法總結(jié),主要三個(gè)方面:①陰極超電位;②陽(yáng)極超電位;③電阻電壓降。低電密下,超電壓是主因,高電密下,電阻電壓降為主因。1、提高操作溫度。減小電解液本身電阻,降低活化超電壓,降低理論分解電壓。但要兼顧腐蝕問題。2、提高操作壓力。減小電解液含氣度,從而減小實(shí)際電阻,但會(huì)引起理論分解電壓上升(相對(duì)小)。3、降低電流密度。減小超電壓,減小電阻電壓降。但與提高電密減小設(shè)備費(fèi),與提高操作溫度相悖。4、加大循環(huán)速度。減小含氣度,減小濃差極化,使溫度分布均勻以降低電阻率。但過高作用不。5、提高催化活性。降低活化超電壓,減小電阻電壓降。主要取決于材料性質(zhì)和表面形態(tài)。6、減小極間距離。減小電阻電壓降。但要考慮含氣度上升,以及槽內(nèi)短路打火。濰坊工業(yè)電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量