碱性电解水 – 燃料电池膜电极超声波喷涂机 – 驰飞超声波喷涂
绿氢是通过可再生能源发电,再通过电解水获取氢气。电解水制氢是在直流电的作用下,通过电化学过程将水分子分解为氢气和氧气,分别在阴、阳极析出。而电解水制氢目前主要有三种技术路线,即碱性电解(AWE),质子交换膜(PEM)电解以及固体氧化物(SOEC)三种技术路线。
在以上三种技术路线中,碱性电解水制氢技术路线最为成熟,成本最低,目前更具经济性。下面我们就来看一下碱性电解水制氢的技术原理。
碱性电解水技术是以KOH、NaOH水溶液为电解质,如采用石棉布等作为隔膜,在直流电的作用下,将水电解成氢气和氧气。
在阴极,水分子被分解为氢离子和氢氧根离子,氢离子得到电子生成氢原子,并进一步生成氢分子;
氢氧根离子则在阴、阳极之间的电场力作用下穿过多孔的横膈膜,到达阳极,在阳极失去电子生成水分子和氧分子。
电解出的气体会带有碱液,因此,对产出的气体要进行脱碱雾处理。
碱性电解槽的优势
在目前的电解水制氢技术中,碱性电解槽技术最为成熟,生产成本最低。
碱性电解槽的局限性
1)碱性电解槽能源效率较低,通常在60%左右;
2)碱性电解质(如KOH)会与空气中的CO2反应,形成在碱性条件下不溶于水的碳酸盐,这些不溶性的碳酸盐会阻塞多孔的催化层,阻碍产物和反应物的传递,大大降低电解槽的性能;
3)碱性电解槽难以快速关闭或启动,制氢速度难以快速调节,因为必须时刻保持电解池的阳极和阴极两侧上的压力均衡,防止氢氧气体穿过多孔的石棉膜混合,进而引起爆炸。
4)碱性电解槽难以与具有快速波动特性的可再生能源配合。
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超声镀膜系统可在燃料电池和质子交换膜(PEM)电解器(如Nafion)的电解工艺上产生高度耐用、均匀的碳基催化剂墨水涂层,而膜不会变形。均匀的催化剂涂层沉积在PEM燃料电池、GDL、电极、各种电解质膜和固体氧化物燃料电池上,喷涂的悬浮液包含炭黑墨水、PTFE粘合剂、陶瓷浆料、铂和其他贵金属。也可以使用超声波喷涂其他金属合金,包括金属氧化物悬浮液的铂、镍、铱和钌基燃料电池催化剂涂层,以制造PEM燃料电池、聚合物电解质膜(PEM)电解槽、DMFC(直接甲醇燃料电池)和SOFC(固体氧化物燃料电池)可产生大负荷和高电池效率。