碱性电解水制氢系统简介

 

一、碱性电解槽主体

 

碱性电解槽主体是由端压板、密封垫、极板、电极、隔膜等零部件组装而成。

 

电解槽包括数十个甚至上百个电解小室，由螺杆和端板把这些电解小室压在一起形成圆柱状或正方形，每个电解小室以相邻的2个极板为分界，包括正负双极板、阳极电极、隔膜、密封垫圈、阴极电极6个部分。

 

 

碱性电解槽结构示意图

 

1极板和极框

 

极板是碱性电解槽的支撑组件，其作用是支撑电极和隔膜以及导电。

 

国内极板材质一般采用铸铁金属板、镍板或不锈钢金属板，加工方式为：经机加工冲压成乳突结构，和极框焊接后镀镍而成。其中，镍是非消耗性电极，在碱液里不易被腐蚀。乳突结构有支撑电极和隔膜的作用，电解液可以在乳突与隔膜布形成的流道中流动，同时乳突还有输电的作用。

 

极框上分布有气道孔和液道孔，与主极板焊接的部分被称为舌板，极框最外侧为密封线区，其余为隔膜和密封垫的重合区。极框整个宽度为密封线宽度、流道区域宽度、隔膜和密封线重合区域宽度、舌板宽度。

 

2隔膜

 

碱性电解槽在电解过程中，阳极产生氧气，阴极产生氢气，隔膜的作用是防止氢气和氧气的混合。

 

适用于碱性电解槽的隔膜应具备以下要求：

 

保证氢气和氧气分子不能通过隔膜，但允许电解液离子通过；

 

能够耐高浓度碱液的腐蚀；

 

具有较好的机械强度，能够长时间承受电解液和生成气体的冲击，隔膜结构不被破坏；

 

为了降低电能损耗，隔膜必须要有较小的面电阻，因此隔膜孔隙率要尽可能高；

 

在电解温度和碱液条件下隔膜能够保持化学稳定；

 

原料易得、无毒、无污染，废弃物易处理。

 

用于碱性电解槽的隔膜最早使用石棉隔膜，目前主流使用的是聚苯硫醚PPS隔膜，高性能隔膜采用的是PPS涂覆无基层的复合膜，另外科研院所研发的重点隔膜还有聚四氟乙烯树脂改性石棉隔膜、聚醚醚酮纤维隔膜、聚砜纤维隔膜等。

 

3电极

 

碱性电解槽的电极，是电化学反应发生的场所，也是决定电解槽制氢效率的关键。目前国内大型碱性电解槽使用的电极，大多是镍基的，如纯镍网、泡沫镍或者以纯镍网或泡沫镍为基底喷涂高活性催化剂。

 

 

碱性电解水制氢装置工艺流程示意图

 

二、碱性电解水制氢BOP辅助系统

 

碱性电解水制氢装置BOP辅助系统包括8大系统：电源供应系统、控制系统、气液分离系统、纯化系统、碱液系统、补水系统、冷却干燥系统及附属系统。