Suyun elektrolizi ile hidrojen üretmenin dört yolu
Su elektrolizinden hidrojen üretimi, sırasıyla elektrolitik hücrenin anot ve katodundan çökeltilen oksijen ve hidrojen üretmek için doğru akımın etkisi altında su moleküllerinin ayrışmasını ifade eder. Teknik düzeyde, hidrojen üretimi için su elektrolizi esas olarak alkali su elektrolizi (AWE), katı polimer PEM su elektrolizi, katı polimer anyon değişim membranı (AEM) su elektrolizi ve katı oksit (SOE) su elektrolizi olarak ayrılır. Bunların arasında AWE, onlarca yıllık uygulama deneyimine ve nispeten olgun bir teknolojiye sahip daha eski bir sanayileşmiş su elektroliz teknolojisidir. Son yıllarda PEM su elektroliz teknolojisi sanayileşme açısından hızla gelişmiştir, KİT su elektroliz teknolojisi ilk gösterim aşamasındadır,
1. Hidrojen üretimi için suyun alkali elektrolizi
Elektrolize su hidrojen üretim tankının diyaframı esas olarak gaz ayırma rolünü oynayan asbestten oluşur. Katot ve anot, esas olarak, hidrojen ve oksijen üretmek için suyu bölen nikel-molibden alaşımları gibi metal alaşımlarından oluşur. Endüstriyel alkali su elektrolizörünün elektroliti genellikle %20~%30 kütle fraksiyonuna sahip potasyum hidroksit çözeltisidir, elektrolizörün çalışma sıcaklığı 70~80°C'dir, çalışma akımı yoğunluğu yaklaşık 0.25 amper/santimetrekaredir ve üretilen gaz basıncı 0.1 ~ 3.0 MPa'dır, toplam verim %62~82'dir. Alkali sudan hidrojen üretimi, düşük yatırım ve işletme maliyetleri ile olgun bir teknolojidir, ancak kostik kaybı, korozyon ve yüksek enerji tüketimi gibi sorunlar vardır.
2. Suyun elektrolizi ile hidrojen üretimi
Hidrojen üretimi için suyun elektrolizinden farklı olarak, hidrojen üretimi için suyun proton değişim membranı (PEM) elektrolizi, katı elektrolit olarak asbest membranı yerine iyi kimyasal stabilite, proton iletkenliği ve gaz ayrımı ile perflorosülfonik asit proton değişim membranı kullanır, bu da elektronu etkili bir şekilde önleyebilir. Aktar. , elektrolizörlerin güvenliğini artırın. PEM elektrolizörlerinin ana bileşenleri, proton değişim membranı, pozitif ve negatif katalizör katmanları, pozitif ve negatif gaz difüzyon katmanları, pozitif ve negatif uç plakaları vb. İçeriden dışarıya. Bunlar arasında difüzyon tabakası, katalizör tabakası ve proton değişim membranı, tüm su elektrolizöründe malzeme transferi ve elektrokimyasal reaksiyon için ana yer olan membran elektrotunu oluşturur.
3. Hidrojen üretimi için suyun yüksek sıcaklıkta katı oksit elektrolizi
Hidrojen üretimi için suyun yüksek sıcaklıkta katı oksit elektrolizi, alkali su elektrolizinden ve PEM su elektrolizinden farklıdır. Hidrojen üretimi için suyun yüksek sıcaklıkta katı oksit elektrolizi, elektrolit malzemesi olarak katı oksit kullanır ve çalışma sıcaklığı 800~1 000'dir. Hidrojen üretim sürecinin elektrokimyasal performansı Önemli ölçüde geliştirilmiş ve daha verimlidir.
SOEC elektrolitik hücrenin elektrodu değerli olmayan metal katalizörü, katot malzemesi gözenekli metal seramik Ni/YSZ'yi, anot malzemesi perovskit oksiti ve elektrolit YSZ oksijen iyon iletkenini kullanır. Tamamen seramik malzeme yapısı, malzeme korozyonunu önler. Yüksek sıcaklık ve yüksek nemli çalışma ortamı, elektrolizörler için yüksek stabiliteye, iyi dayanıklılığa ve anti-zayıflamaya sahip malzemelerin seçimini sınırlar ve ayrıca uygulama senaryolarının seçimini ve SOEC hidrojen üretim teknolojisinin büyük ölçekli tanıtımını kısıtlar.
4. Katı polimer anyon değişim membranı su elektrolizi
AEM su elektrolizi üzerine araştırmalar yeni başlıyor. Son birkaç yılda, elektrokimyasal cihazlar için polimerik anyon değişim membranları (AEM'ler) geliştirildi ve AEM'ler kullanılarak alkalin elektroliz, PEM ve sıvı elektrolit döngüsel alkalin elektrolizinin avantajlarını sağlayabilir.