堿性水電解技術(ALK)是指在堿性電解質(zhì)環(huán)境下進行電解水制氫的過程,電解質(zhì)一般為30%質(zhì)量濃度的KOH溶液或者26%質(zhì)量濃度的NaOH溶液。較之于其他制氫技術,堿性電解水制氫可以采用非貴金屬催化劑,且電解槽具有15年左右的長使用壽命,因此具有成本上的優(yōu)勢和競爭力。堿性電解水制氫技術已有數(shù)十年的應用經(jīng)驗,在20世紀中期就實現(xiàn)了工業(yè)化,商業(yè)成熟度高,運行經(jīng)驗豐富,國內(nèi)一些關鍵設備主要性能指標均接近于國際先進水平,單槽電解制氫量大,易適用于電網(wǎng)電解制氫。但是,該技術使用的電解質(zhì)是強堿,具有腐蝕性且石棉隔膜不環(huán)保,具有一定的危害性。堿性電解水技術是電解水技術中發(fā)現(xiàn)得早的,也是目前電解水技術中成熟的。煙臺附近電解水
在直流電作用下,水分子在陰極發(fā)生還原反應,生成氫氣和氫氧根離子(OH–),氫氧根離子在電場和氫氧側(cè)濃度差的作用下穿過隔膜到達陽極,在陽極一側(cè)發(fā)生析氧反應,生成氧氣和水。電解槽裝配時浸沒在高濃度(20%~30%)的KOH 溶液中,此時離子電導率比較大,主要缺點是電解液具有腐蝕性,NaOH 和NaCl 溶液也可作電解液,但不常用。堿槽的電解池分成兩個電極,電極將氣密隔膜分開。由于隔膜的阻礙,氫氣和氧氣不會通過隔膜混合在一起,但是電解液卻可以通過隔膜進入另一側(cè)。制氫系統(tǒng)運行時,氫氣和堿液的混合液以及氧氣與堿液的混合液分別經(jīng)過氣水分離器,將氣體和溶液分離,堿液回流至電解槽,氫氣和氧氣分別進入純化裝置提純后進行收集。唐山工業(yè)電解水制氫設備銷售電解水制氫技術的槽體結構簡單、易于操作、價格便宜且技術成熟。
水電解制氫的效率取決于所需的電壓和實際消耗的電能。理想情況下,水電解制氫只需要1.23 V的電壓,這是水分解為氫氣和氧氣所需的小熱力學勢差。但實際上,由于電極材料、電解質(zhì)、溫度、壓力、反應動力學等因素的影響,水電解制氫需要更高的電壓才能進行,一般在1.8~2.4 V之間。因此,水電解制氫的效率一般在50~80%之間。水電解制氫是一種可利用可再生能源(如太陽能、風能等)產(chǎn)生清潔氫氣的方法,具有環(huán)境友好和碳中和的潛力。但也面臨著技術挑戰(zhàn)和經(jīng)濟競爭力等問題,需要進一步的研究和發(fā)展。
堿性電解水技術是電解水技術中發(fā)現(xiàn)得早的,也是目前電解水技術中為成熟的。其原理可以簡單地描述為:在兩個電極之間施以直流電,并用隔膜將陰陽兩極分離開來,在陽極,OH-發(fā)生氧化反應生成氧氣,在陰極,H+被還原生成氫氣,如圖 1-1 所示。通常高比表面的鍍鎳鋼板或者鎳銅鐵作為陽極催化劑,并在上面負載錳、鎢和釕的氧化物,質(zhì)量分數(shù)為 30%的 KOH 或者 Na OH 溶液作為電解液,鍍有高比表面鎳或者鎳鈷合金的鋼材則作為陰極催化劑,運行時,槽壓一般在 1.9 V 到 2.6 V 之間。PEM電解水制氫系統(tǒng)由PEM電解槽和輔助系統(tǒng)(BOP)組成。
電解水制氫的操作步驟主要是:第一步,準備電解槽,將兩個電極分別插入水中,保持適當間距,通電后水開始分解。第二步,選擇合適電極,通常是一種不容易被氧化的材料,例如鉑或鎢。第三步,選用合適電流,通電后應選擇合適的電流實現(xiàn)水的電解,電流的大小取決于反應條件和電極的大小。第四步,產(chǎn)氣收集,當電極的電流通過水時,氫氣和氧氣分別分解,并聚集在相應電極周圍,可以用一個導管或管道將產(chǎn)生的氫氣收集起來。第五步,分離氫氣,氫氣可以通過壓縮或直接與空氣相接觸來分離收集。在傳統(tǒng)制氫方法中,煤與天然氣重整等化石能源制氫是現(xiàn)今工業(yè)制氫的主流。衡水PEM電解水制氫設備廠家
電解槽是電解水制氫系統(tǒng)的裝備,在直流電作用下,水通過電化學反應,得到氫氣和氧氣。煙臺附近電解水
PEM電解水制氫:原理:采用質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì),以純水為電解原料,通過直流電實現(xiàn)水電解。特點:該技術具有高電流密度、高純度氫氣、快速響應以及高工作效率等優(yōu)勢。然而,其設備成本相對較高,且需要在強酸性和高氧化性的環(huán)境下運行。應用:PEM電解水制氫技術特別適用于需要高純度氫氣的領域,例如燃料電池汽車加氫站、食品工業(yè)以及半導體制造等。此外,其迅速響應的特性也使其非常適合與可再生能源結合使用。電解水制氫系統(tǒng)涵蓋了多個關鍵組件,包括電解槽、電源系統(tǒng)、氣體分離與純化模塊、冷卻體系以及控制系統(tǒng)等。其中,電解槽作為系統(tǒng)的**,其功能在于將水高效地電解為氫氣和氧氣。煙臺附近電解水