碱性电解水制氢技术被认为是成熟且成本效益比较高的电解水技术。一般采用 KOH 或 NaOH 作为电解液,浓度在 20%~30% 之间,隔膜多采取聚苯硫醚、聚砜等多孔聚合物材料。其原理为在两个电极之间施以直流电,并用隔膜将阴阳两极分离开来,在阴极水分子被还原,生成氢气和氢氧根离子,生成的氢氧根离子穿过隔膜到达阳极,在阳极侧失电子析氧,生成氧气和水。碱性电解水制氢系统主要包括碱性电解槽主体和BOP辅助系统。电解槽主体由端压板、密封垫、极板、电板、隔膜等零部件组装而成。PEM电解槽的单位成本仍然远高于碱性电解槽。张家口本地电解水
水电解制氢的效率取决于所需的电压和实际消耗的电能。理想情况下,水电解制氢只需要1.23 V的电压,这是水分解为氢气和氧气所需的小热力学势差。但实际上,由于电极材料、电解质、温度、压力、反应动力学等因素的影响,水电解制氢需要更高的电压才能进行,一般在1.8~2.4 V之间。因此,水电解制氢的效率一般在50~80%之间。水电解制氢是一种可利用可再生能源(如太阳能、风能等)产生清洁氢气的方法,具有环境友好和碳中和的潜力。但也面临着技术挑战和经济竞争力等问题,需要进一步的研究和发展。石家庄专业电解水制氢设备厂家传统的碱性电解槽制氢,主要是以氢氧化钾为电解质。
降低操作电压的方法总结,主要三个方面:①阴极超电位;②阳极超电位;③电阻电压降。低电密下,超电压是主因,高电密下,电阻电压降为主因。1、提高操作温度。减小电解液本身电阻,降低活化超电压,降低理论分解电压。但要兼顾腐蚀问题。2、提高操作压力。减小电解液含气度,从而减小实际电阻,但会引起理论分解电压上升(相对小)。3、降低电流密度。减小超电压,减小电阻电压降。但与提高电密减小设备费,与提高操作温度相悖。4、加大循环速度。减小含气度,减小浓差极化,使温度分布均匀以降低电阻率。但过高作用不。5、提高催化活性。降低活化超电压,减小电阻电压降。主要取决于材料性质和表面形态。6、减小极间距离。减小电阻电压降。但要考虑含气度上升,以及槽内短路打火。
氢气燃料电池汽车:如前所述,氢气燃料电池汽车以氢气为燃料,通过燃料电池产生电能驱动车辆行驶。与传统燃油汽车相比,氢气燃料电池汽车具有零排放、高效能、长续航里程等优点。目前,世界各国都在大力发展氢气燃料电池汽车技术,加快加氢站等基础设施建设。氢内燃机汽车:将氢气作为燃料直接在内燃机中燃烧,驱动汽车行驶。氢内燃机汽车的技术相对成熟,成本较低,但与氢气燃料电池汽车相比,其效率和环保性能稍逊一筹。目前,氢内燃机汽车仍处于研发和示范阶段。PEM水电解技术被誉为制氢领域极具发展前景的水电解制氢技术之一。
阳离子/质子交换膜水电解技术(PEM)该技术是指使用质子(阳离子)交换膜作为固体电解质替代了碱性电解槽使用的隔膜和液态电解质(30%的氢氧化钾溶液或26%氢氧化钠溶液),并使用纯水作为电解水制氢原料的制氢过程。和碱性电解水制氢技术相比,PEM电解水制氢技术具有电流密度大、氢气纯度高、响应速度快等优点,并且,PEM电解水制氢技术工作效率更高,易于与可再生能源消纳相结合,是目前电解水制氢的理想方案。但是由于PEM电解槽需要在强酸性和高氧化性的工作环境下运行,因此设备需要使用含贵金属(铂、铱)的电催化剂和特殊膜材料,导致成本过高,使用寿命也不如碱性电解水制氢技术。但是由于膜材料成本相对较高,加上运行过程中难以处理一些不纯净的物质,导致其在应用范围上有些受限。日照本地电解水制氢技术
其优点是适用范围广,处理量大,同时没有任何排放物,环保性好。张家口本地电解水
碱性电解水技术比较大的缺点在于工作电流密度较低、电解槽效率不高、占地面积大。特别在冬季,设备需要经过较长时间预热,启动时间大概需要2 h。不过碱性电解水电解槽、隔膜等设备、材料的加工、制备工艺在我国已经基本成熟,产业链相对完善,是目前在我国**适合规模化的技术路线。通过调研了解,目前国内比较大单槽制氢规模已经达到 3000 Nm³/h,电解槽直流电耗比较低可以达到4.2 kW·h/Nm³。其原理为在两个电极之间施以直流电,并用隔膜将阴阳两极分离开来,在阴极水分子被还原,生成氢气和氢氧根离子,生成的氢氧根离子穿过隔膜到达阳极,在阳极侧失电子析氧,生成氧气和水。张家口本地电解水