电建发123 发表于 2023-6-29 16:19:47

PEM电解水 制氢

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。

电解水制氢三种技术路线对比
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在以上三种技术路线中,PEM电解水制氢的效率较高,并且适用于可再能能源发电时的波动性,是当下主流也是比较有前景的电解水制氢技术,下面我们就来看一下PEM电解水制氢的技术原理。

PEM电解水制氢原理
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与碱性电解池相比,PEM电解池用质子交换膜代替了石棉膜,传导质子,并隔绝电极两侧的气体,避免了碱性电解液所带来的缺点。同时,PEM电解池的体积更为紧凑,结构方面零间隙,极大降低了电解池的欧姆内阻,提升了整体性能。

PEM电解池的结构
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典型的PEM电解池主要由阳极端板、阴极端板、阴阳极扩散层、阴阳极催化层以及质子交换膜组成。其中,端板的作用是固定电解池组件,并引导电流传递,分配水、气,扩散层起集流,促进气液传递等作用,催化层的核心是由催化剂、电子传导介质、质子传导介质组成的三相界面,是电化学反应的核心场所。

质子交换膜一般使用全氟磺酸膜,传递质子,隔绝开阴阳极生成的气体,并阻止电子的传递。

PEM电解水技术的优点

与碱性电解水相比,PEM电解水的优势主要在于:

1.由于采用的是质子交换膜固体电解质,产生的气体无需进行脱碱处理;

2.效率高于碱性电解池;

3.启停快,响应性好

4.能适应可再能能源发电时的波动性。

PEM电解水技术的缺点

目前PEM电解水技术的缺点在于成本较高,主要是由于催化剂用到贵金属铂,成本一时难以降低,这一点与燃料电池面临的问题是一样的,如何降低催化剂的铂载量或寻找新的低成本的替代材料,也是当前要研究并攻克的关键技术问题。
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