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氢能全产业链解析之制氢篇:碱性电解水

2022-03-15 来源:互联网 浏览数:629

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。

   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
  
  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。
  
  碱性电解水制氢原理示意图
  
  原理:
  
  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。
  
  碱性电解池原理
  
  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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【延伸阅读】

阅读上文 >> 5种制氢技术方法简介及其优劣势分析
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