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水電解制氫技術


工作原理
陽極電化學反應:原料水在陽極界面失去電子被氧化生成氧氣(O2)和質子(H+)   H2O →2H++2e-+1/2O2
陰極電化學反應:在陽極上產生的質子(H+)和H2O一起遷移到陰極界面從外電路得到電子(e)生成氫氣(H2)   2H++2e-→H2↑
總反應式:  H2O→H2+1/2O2
                                              
                                                           PEM水電解原理示意圖

 

技術優點
  對比常規堿性水電解裝置技術,新型PEM水電解裝置技術在確保供氧充足的前提下,有如下的突出優點:
  3.1 工作效率高     制取氧氣純度高,能耗低,能量轉換效率高。
  3.2 安全性         原料水為去離子水(純水),不產生造成二次污染會
  3.3 設備簡單       操作簡單,維修方便。
  3.4 電化學性能穩定,運行壽命長,PEM膜不易損壞 

 

與傳統堿性水電解技術的綜合比較

比較項目

傳統堿性水電解器

新型PEM水電解器

電解質

KOH/NaOH

PEM

隔膜

改性石棉隔膜

PEM(兼作隔膜)

原料水

堿性水

去離子水(純水)

離子遷移

OH

水溶劑化H+

工作電流密度(A/m2)

20003000

1000020000

單位產氣量時
電解槽芯體體積

1

1/3

能量轉換效率(%)

6775

8790

單槽(小室)工作電壓(V)

2.22.5

1.652.0

氧氣純度(%)

98.899.2

99.599.9

商業化年代

1920

1980

 

應用領域
  4.1 海軍潛艇及載人航天生命保障系統供氧;
  4.2 高原空氣稀薄地區(氧氣含量<16%)人員的輔助及應急供氧,尤其是高原部隊邊防站、所執勤人員供氧;
  4.3 無氧環境下的工作人員供氧;
  4.4 醫療系統需氧人員供氧;
  4.5 特種金屬材料切割與焊接加工;
  4.6 石油化工、醫藥化工、半導體生產加工等領域。

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