在市场化进程方面,碱水电解(AWE)作为较为成熟的电解技术占据着主导地位,尤其是一些大型项目的应用。AWE采用氢氧化钾(KOH)水溶液为电解质,以石棉为隔膜,分离水产生氢气和氧气,效率通常在70%~80%。一方面,AWE在碱性条件下可使用非贵金属电催化剂(如Ni、CO、Mn等),因而电解槽中的催化剂造价较低,但产气中含碱液、水蒸气等,需经辅助设备除去;另一方面,AWE难以快速启动或变载、无法快速调节制氢的速度,因而与可再生能源发电的适配性较差。PEM电解水电堆,阳极使用铱作为催化剂,阴极使用铂为催化剂。谁能推荐718研究所PEM电解水用的膜电极
PEM电解水电解槽高效率运行 PEM电解水或者燃料电池(相当于电解槽的反向使用)需要持续高效率(这里的效率不是转换效率,而是经济效率)运行,需要有一部分能量用来推动外电路的电子移动,推动电解质中的离子移动,推动阴极电化学单向反应,推动阳极电化学单向反应,推动反应物和生成物的定向扩散,等等多个方面,因此需要输入的能量既包括了水电解成氢气和氧气所包含的化学能,也包括了上述所需的额外能量。水电解所包含的化学能就是平衡电位和转换电量的乘积。输入能量就是电解槽运行电压和转换电量的乘积。因此电解槽运行电压包括了平衡电位,也就大于平衡电位。谁能推荐718研究所PEM电解水用的膜电极PEM电解水同时还是氢健康产品的主流技术。
PEM电解水电解槽结构 与燃料电池类似,由膜电极、双极板等部件组成。膜电极提供反应场所,由质子交换膜和阴阳极催化剂组成。PEM 电解槽具有反应无污染、氢气无需分离碱液、转化效率高、能耗低、槽体结构紧凑、运行更加灵活( 负荷范围 0~150%) 、更适合可再生能源的波动性等优点,很多新建电解制氢项目开始选择PEM电解槽技术。但由于 PEM电解技术商业化时间不长,质子交换膜和铂电极催化剂等关键组件成本较高,导致 PEM 电解槽制造成本较高,为相同规模碱性电解槽的 3~5 倍。按照相同的计算原则,PEM电解槽制氢成本高于碱性电解槽,主要是 PEM 电解槽 采购成本太高,每年的折旧成本太高。设备折旧成本占到总成本的 44%,电耗成本占到 50%,所以降低成本还是要从这两方面入手。随着电费的下降,电力成本在总成 本中的比重逐渐下降,氢气成本也逐渐降低。当电费分别为 0.13 元/ kWh 和 0.2元/ kWh 时,氢气成 本分别为2.4元/Nm3和2. 71元/Nm3,成本占比分别为 24%和 33% 。与碱性电解槽制氢成本相比,仍有一定差距,主要在于PEM电解槽价格太贵,折旧成本太高
PEM电解水的装置的主要特点 包括但不限于:采用PEM质子膜电解纯水制氢,杜绝加碱。类似于燃料电池的结构设计,接触面积小、高活性催化电极对。电解槽的设计充分考虑传质、传热化学工艺等。 材料方面选择抗蚀性、耐钝化性等性能优越的材料,无论是钢材还是密封材料,均需要考虑长时间的应用场景,确保产品多年应用时功能稳定。其典型的应用场景包括但不限于:可再生能源制氢储能,火力发电厂氢冷却、半导体及电子行业辅助用气、科研实验用氢等。从功率大小来看,目前也有越来越明显的往功率不断增大的方向去发展的潜力。在PEM电解水系统中,O2是和水一起产生的,对于O2的收集和处理,相对比较难一点。
质子交换膜(PEM)在氢燃料电池、电解水制氢气等领域中所交换的阳离子为质子,又被称为离子膜。质子交换膜处于有机氟化工产业链末端,其上游是有机氟化工的单体材料,下游是基于质子交换膜的氯碱工业、燃料电池、电解水、储能电池等应用领域。目前产业化应用的均为全氟质子交换膜,质子交换膜使用的是全氟磺酸树脂,离子膜使用全氟磺酸树脂、全氟羧酸树脂的复合膜。全氟磺酸树脂具有强酸性,全氟羧酸树脂具有弱酸性,更能够适应氯碱工业中的碱性环境。尽管目前全氟磺酸PEM应用较普遍,但仍存在成本较高、尺寸稳定性较差、温度升高会降低质子传导性的缺点。通常情况在,PEM电解水系统中,在出气口将压力增大,则系统的压力就相应变大。哪里可以查到宝鸡长信的PEM电解水用谁家的质子交换膜
由于两个小室之间的电压差值较大(与燃料电池的0.7V相比,PEM电解水是2V),所以极板易氧化。谁能推荐718研究所PEM电解水用的膜电极
区别于碱性水电解制氢,PEM水电解制氢选用具有良好化学稳定性、质子传导性、气体分离性的全氟磺酸质子交换膜作为固体电解质替代石棉膜,能有效阻止电子传递,提高电解槽安全性。PEM水电解槽主要部件由内到外依次是质子交换膜、阴阳极催化层、阴阳极气体扩散层、阴阳极端板等。其中扩散层、催化层与质子交换膜组成膜电极,是整个水电解槽物料传输以及电化学反应的主场所,膜电极特性与结构直接影响PEM水电解槽的性能和寿命。将可再生能源发电转化为氢气,可提高电力系统灵活性,正成为可再生能源发展和应用的重要方向。谁能推荐718研究所PEM电解水用的膜电极
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