陰離子交換膜電解水技術(shù)(AEM)AEM是較為新興的電解水制氫技術(shù),尚處于研發(fā)階段。備受關(guān)注的原因是其采用陰離子交換膜作為電解質(zhì),將ALK的低成本和PEM簡(jiǎn)單、高效的優(yōu)點(diǎn)相融合?,F(xiàn)階段的研究重點(diǎn)陰離子交換膜材料開發(fā)和機(jī)理研究,主要以國(guó)外大學(xué),國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等科研機(jī)構(gòu)主導(dǎo)(如NortheasternUniversity,LosAlamos,UniversityOregon,GeorgiaTech等)。其與PEM的根本區(qū)別在于將膜的交換離子由質(zhì)子換為氫氧根離子。氫氧根離子的相對(duì)分子質(zhì)量是質(zhì)子的17倍,這使得其遷移速度比質(zhì)子慢得多。AEM的優(yōu)勢(shì)是不存在金屬陽(yáng)離子,不會(huì)產(chǎn)生碳酸鹽沉淀堵塞制氫系統(tǒng)。AEM中使用的電極和催化劑是鎳、鈷、鐵等非貴金屬材料,且產(chǎn)氫的純度高、氣密性好、系統(tǒng)響應(yīng)快速,與目前可再生能源發(fā)電的特性十分匹配。但AEM膜的機(jī)械穩(wěn)定性不高,AEM中電極結(jié)構(gòu)和催化劑動(dòng)力學(xué)需要優(yōu)化。AEM電解水技術(shù)處于千瓦級(jí)的發(fā)展階段,在全球范圍內(nèi),一些研究組織/機(jī)構(gòu)正在積***力于AEM水電解槽的開發(fā),為了擴(kuò)大這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用,仍然需要一些創(chuàng)新與改進(jìn)。PEM電解水制氫系統(tǒng)由PEM電解槽和輔助系統(tǒng)(BOP)組成。工業(yè)電解水制氫設(shè)備價(jià)格
電解水制氫的操作步驟主要是:第一步,準(zhǔn)備電解槽,將兩個(gè)電極分別插入水中,保持適當(dāng)間距,通電后水開始分解。第二步,選擇合適電極,通常是一種不容易被氧化的材料,例如鉑或鎢。第三步,選用合適電流,通電后應(yīng)選擇合適的電流實(shí)現(xiàn)水的電解,電流的大小取決于反應(yīng)條件和電極的大小。第四步,產(chǎn)氣收集,當(dāng)電極的電流通過(guò)水時(shí),氫氣和氧氣分別分解,并聚集在相應(yīng)電極周圍,可以用一個(gè)導(dǎo)管或管道將產(chǎn)生的氫氣收集起來(lái)。第五步,分離氫氣,氫氣可以通過(guò)壓縮或直接與空氣相接觸來(lái)分離收集。河北本地電解水制氫設(shè)備電解水制氫的原理非常簡(jiǎn)單,就是水在電解槽中發(fā)生電解反應(yīng),產(chǎn)生氫氣和氧氣。
電解水制氫,這一技術(shù)的**在于水分子在電解槽中的分解過(guò)程。當(dāng)直流電通過(guò)時(shí),水分子被分解為氫離子和氫氧根離子。隨后,氫離子在陰極獲得電子,經(jīng)歷還原反應(yīng)生成氫氣;而氫氧根離子則在陽(yáng)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣。整個(gè)過(guò)程的化學(xué)方程式簡(jiǎn)潔明了:2H2O → 2H2 + O2。堿性電解水制氫:原理:借助堿性電解質(zhì),如氫氧化鉀或氫氧化鈉,作為導(dǎo)電媒介,促使水電解在電解槽中順利進(jìn)行。特點(diǎn):該技術(shù)已經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展,穩(wěn)定性良好,且成本相對(duì)較低。但遺憾的是,其反應(yīng)速度較慢,能量轉(zhuǎn)換效率不高,同時(shí)產(chǎn)生的氫氣純度也需進(jìn)一步提升。應(yīng)用:堿性電解水制氫技術(shù)主要適用于大型工業(yè)制氫場(chǎng)合,特別是在電力成本低廉的地區(qū)。
目前工業(yè)界主流堿性電解槽3000A/m2對(duì)應(yīng)的小室槽壓為1.85V左右,少數(shù)新銳產(chǎn)品能達(dá)到6000A/m2@1.85V。但是,需要著重提醒的是,雖然大量學(xué)術(shù)論文中達(dá)到了很好的技術(shù)指標(biāo),但是測(cè)試的方法卻達(dá)不到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?!肮び破涫卤叵壤淦鳌保瑸榱丝焖佾@得與工業(yè)場(chǎng)景對(duì)標(biāo)的有效數(shù)據(jù),就需要在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合隔膜堿性電解槽上進(jìn)行測(cè)試。采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的硬件和方法來(lái)測(cè)試催化電極,以國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界在電解水制氫領(lǐng)域內(nèi)的規(guī)模和實(shí)力,研發(fā)潛力將被快速激發(fā)和釋放,對(duì)國(guó)內(nèi)堿性電解槽行業(yè)帶來(lái)性的貢獻(xiàn)。氫能是一種二次能源,必須通過(guò)化學(xué)過(guò)程由存在于化合物中的氫元素轉(zhuǎn)化而來(lái)。
電解水制氫系統(tǒng)涵蓋了多個(gè)關(guān)鍵組件,包括電解槽、電源系統(tǒng)、氣體分離與純化模塊、冷卻體系以及控制系統(tǒng)等。其中,電解槽作為系統(tǒng)的**,其功能在于將水高效地電解為氫氣和氧氣。2、電源系統(tǒng):負(fù)責(zé)為電解反應(yīng)提供必需的直流電源。3、氣體分離與純化系統(tǒng):該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將電解過(guò)程中產(chǎn)生的氫氣和氧氣進(jìn)行有效分離,并進(jìn)一步對(duì)氫氣進(jìn)行純化處理,以滿足各種特定的使用需求。4、冷卻系統(tǒng):該系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)控并控制電解槽及其相關(guān)設(shè)備的溫度,以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。5、控制系統(tǒng):該系統(tǒng)對(duì)整個(gè)電解過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和精確調(diào)節(jié),從而確保電解的穩(wěn)定性和安全性。電解水制氫技術(shù)的槽體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作、價(jià)格便宜且技術(shù)成熟。新鄉(xiāng)PEM電解水制氫設(shè)備
PEM電解水制氫技術(shù)被公認(rèn)為一種極具發(fā)展?jié)摿Φ木G色制氫方法。工業(yè)電解水制氫設(shè)備價(jià)格
電解水的設(shè)備主要包括電解槽、電源和電極等組成。其中,電解槽是將水分解成氫氣和氧氣的主要裝置,一般采用的是聚合物電解槽或金屬電解槽。聚合物電解槽具有體積小、重量輕、耐腐蝕、絕緣性能好等優(yōu)點(diǎn),但是其耐高溫、高壓、高電流密度等方面的性能較差;金屬電解槽則具有耐高溫、高壓、高電流密度等優(yōu)點(diǎn),但是其重量較大、成本較高、耐腐蝕性能較差。因此,在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況選擇合適的電解槽。電源是電解水過(guò)程中不可或缺的組成部分,它提供給電解槽所需的電能。在電源的選擇上,一般使用的是直流電源,因?yàn)殡娊馑枰氖侵绷麟娔?,而交流電源?huì)導(dǎo)致電解槽中的電極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),從而影響電解效果。電極是電解水過(guò)程中起到催化作用的重要組成部分,它可以促進(jìn)水分子的電解反應(yīng),從而提高電解速度和效率。電極的材料一般采用的是鉑、鈀、銥、銠等貴金屬或其合金,因?yàn)檫@些材料具有較好的電化學(xué)催化性能。工業(yè)電解水制氫設(shè)備價(jià)格