Empat cara untuk menghasilkan hidrogen melalui elektrolisis air
Pengeluaran hidrogen daripada elektrolisis air merujuk kepada pemisahan molekul air di bawah tindakan arus terus untuk menghasilkan oksigen dan hidrogen, yang masing-masing dimendakan daripada anod dan katod sel elektrolitik. Di peringkat teknikal, elektrolisis air untuk pengeluaran hidrogen terbahagi terutamanya kepada elektrolisis air alkali (AWE), elektrolisis air polimer pepejal PEM, elektrolisis air membran pertukaran anion polimer pepejal (AEM) dan elektrolisis air oksida pepejal (SOE). Antaranya, AWE ialah teknologi elektrolisis air perindustrian yang lebih awal dengan pengalaman aplikasi selama beberapa dekad dan teknologi yang agak matang. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, teknologi elektrolisis air PEM telah berkembang pesat dari segi perindustrian, teknologi elektrolisis air SOE berada di peringkat demonstrasi awal,
1. Elektrolisis air beralkali untuk penghasilan hidrogen
Diafragma tangki pengeluaran hidrogen air elektrolisis terutamanya terdiri daripada asbestos, yang memainkan peranan pemisahan gas. Katod dan anod terutamanya terdiri daripada aloi logam, seperti aloi nikel-molibdenum, yang membelah air untuk menghasilkan hidrogen dan oksigen. Elektrolit elektrolisis air alkali industri biasanya larutan kalium hidroksida dengan pecahan jisim 20% ~ 30%, suhu operasi elektrolisis ialah 70 ~ 80 ° C, ketumpatan arus kerja adalah kira-kira 0.25 ampere / sentimeter persegi, dan tekanan gas yang dijana ialah 0.1 ~ 3.0 MPa, jumlah kecekapan ialah 62%~82%. Pengeluaran hidrogen daripada air beralkali adalah teknologi matang dengan pelaburan dan kos operasi yang rendah, tetapi terdapat masalah seperti kehilangan alkali, kakisan, dan penggunaan tenaga yang tinggi.
2. Penghasilan hidrogen melalui elektrolisis air
Berbeza daripada elektrolisis air untuk pengeluaran hidrogen, elektrolisis air membran pertukaran proton (PEM) untuk pengeluaran hidrogen menggunakan asid perfluorosulfonik membran pertukaran proton dengan kestabilan kimia yang baik, kekonduksian proton dan pemisahan gas dan bukannya membran asbestos sebagai elektrolit pepejal, yang boleh menghalang elektron dengan berkesan. pemindahan. , meningkatkan keselamatan elektrolisis. Komponen utama elektrolisis PEM ialah membran pertukaran proton, lapisan mangkin positif dan negatif, lapisan resapan gas positif dan negatif, plat akhir positif dan negatif, dsb. Dari dalam ke luar. Antaranya, lapisan resapan, lapisan pemangkin dan membran pertukaran proton membentuk elektrod membran, yang merupakan tempat utama untuk pemindahan bahan dan tindak balas elektrokimia dalam keseluruhan elektrolisis air.
3. Elektrolisis oksida pepejal suhu tinggi air untuk penghasilan hidrogen
Elektrolisis oksida pepejal suhu tinggi air untuk pengeluaran hidrogen adalah berbeza daripada elektrolisis air beralkali dan elektrolisis air PEM. Elektrolisis oksida pepejal suhu tinggi air untuk pengeluaran hidrogen menggunakan oksida pepejal sebagai bahan elektrolit, dan suhu kerja ialah 800~1 000. Prestasi elektrokimia proses pengeluaran hidrogen Meningkat dengan ketara dan lebih cekap.
Elektrod sel elektrolitik SOEC menggunakan pemangkin logam bukan berharga, bahan katod menggunakan seramik logam berliang Ni/YSZ, bahan anod menggunakan perovskite oksida, dan elektrolit menggunakan konduktor ion oksigen YSZ. Struktur bahan semua seramik mengelakkan kakisan bahan. Persekitaran kerja suhu tinggi dan kelembapan tinggi mengehadkan pemilihan bahan dengan kestabilan tinggi, ketahanan yang baik dan anti-pelemahan untuk elektrolisis, dan juga mengehadkan pemilihan senario aplikasi dan promosi berskala besar teknologi pengeluaran hidrogen SOEC.
4. Elektrolisis air membran pertukaran anion polimer pepejal
Penyelidikan mengenai elektrolisis air AEM baru bermula. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, membran pertukaran anion polimer (AEM) untuk peranti elektrokimia telah dibangunkan, dan elektrolisis alkali menggunakan AEM boleh memberikan kelebihan PEM dan elektrolisis kitaran alkali elektrolit cecair.