Komposisyon at prinsipyo ng pagtatrabaho ng PEM hydrogen production electrolyzer

Proton Exchange Membrane (PEM) Water ElectrolysisAng teknolohiya ay may mga pakinabang ng mababang pagkonsumo ng kapangyarihan ng DC, mataas na kasalukuyang density, maliit na dami ng electrolyzer, mataas na presyon ng operating at operasyon ng presyon ng pagkakaiba -iba, malawak na saklaw ng pagsasaayos ng kuryente, atbp. Ito ay may mahusay na pagbagay sa lakas ng hangin at photovoltaic na kapangyarihan na may malaking pagbabagu -bago, at mabilis na nabuo sa mga nakaraang taon.

AngPEM Electrolyzeray ang pangunahing bahagi ng aparato ng produksyon ng hydrogen ng tubig ng PEM. Ang mga pangunahing sangkap nito ay kinabibilanganMga Asembleya ng Electrode ng Membrane（Mea）. Sa pamamagitan ng pag-unawa sa mga materyales at pag-andar ng mga sangkap sa PEM electrolyzer, maaari nating palalimin ang ating pag-unawa sa teknolohiyang paggupit na ito at ang papel nito sa larangan ng malinis na enerhiya.

Komposisyon ngPEM Electrolyzer

Ang mga pangalan ng mga sangkap ng PEM electrolyzer mula sa itaas hanggang sa ibaba ay:

Bolt, plate ng compression, layer ng pagkakabukod,Bipolar Plate, singsing ng goma ng pagkakabukod, titanium mesh (2 layer),Naramdaman ni Titanium, Membrane electrode, titanium nadama, titanium mesh (2 layer), pagkakabukod goma singsing, electrode plate, pagkakabukod layer, compression plate

1. Plato ng Pumpresyon

Ang compression plate ay gawa sa aluminyo haluang metal at ginagamit upang ayusin ang buong electrolyzer.

2.Insulation goma singsing

Ang susunod na nasa ibaba ng plate ng presyon ay ang singsing ng goma ng pagkakabukod, na may mga katangian ng pagkakabukod at sealing.

3.Bipolar Plate (BPP)

Ang bipolar plate (BPP) ay isang flat separator (na may isang metal mesh o laminate ng screen o isang makapal na separator ng metal na may mga channel ng patlang na daloy) na ginamit upang tumugma sa boltahe ng supply ng kuryente sa pamamagitan ng pag -stack ng maraming mga yunit ng electrolytic cell sa serye. Hiwalay ang mga katabing yunit at gumawa ng mga koneksyon sa elektronik. Kailangang magkaroon ng mababang pagtutol at mataas na katatagan ng mekanikal at kemikal, pamamahagi ng likido at mataas na thermal conductivity, dahil nakakatulong din ito na itaguyod ang paglipat ng init.

Ang titanium ay karaniwang itinuturing na isang state-of-the-art na materyal dahil sa mahusay na lakas, mababang resistivity, mataas na thermal conductivity, at mababang hydrogen pagkamatagusin. Gayunpaman, ang titanium ay madaling kapitan ng kaagnasan, lalo na sa gilid ng anode, kung saan ang potensyal ay maaaring lumampas sa 2V, na nagreresulta sa akumulasyon ng ibabaw ng oxide, na nagdaragdag ng paglaban ng contact at binabawasan ang thermal conductivity. Upang maiwasan ito, ang isang manipis na platinum na patong ay maaaring mailapat upang mabawasan ang paglaban sa ibabaw.

4.silicone singsing

Ito ay isang singsing na silicone na may mga katangian ng transportasyon at likido.

5.GAS pagsasabog layer (GDL)

Ang layer ng pagsasabog ng gas, o kasalukuyang kolektor ng GDL o PTL, ay kumikilos bilang isang elektronikong conductor sa pagitan ng MEA at BPP, na tinitiyak ang epektibong paglipat ng masa at gas sa pagitan ng elektrod at ng BPP.

Sa anode, ang likidong tubig ay dinadala mula sa mga channel ng BPP sa pamamagitan ng kasalukuyang kolektor sa layer ng katalista sa lamad, kung saan ang tubig ay nabulok sa oxygen at mga proton, at ang oxygen na ginawa dito ay nagkakalat sa daloy ng channel sa kabaligtaran ng direksyon sa pamamagitan ng kasalukuyang kolektor.

Sa katod, ang likidong tubig at hydrogen ay dinadala mula sa lamad hanggang sa mga channel ng BPP sa pamamagitan ng kasalukuyang kolektor. Ang mga electron ay nagsisimula mula sa layer ng katalista sa gilid ng anode, dumaan sa kasalukuyang kolektor at BPP, at pagkatapos ay maabot ang gilid ng katod. Sa mga electrolyzer ng PEM, ang iba pang mga materyales ay dapat gamitin dahil ang potensyal ng anode ay sapat na sapat upang ma -oxidize ang mga materyales sa carbon. Ang Titanium ay karaniwang ang pagpili ng anode kasalukuyang kolektor.

6.Membrane Electrode Assembly (MEA)

Ang MEA ay binubuo ng isang proton-conduct membrane, na pinahiran ng mga porous na electrocatalyst layer sa parehong mga anode at cathode sides. Ito ang pangunahing sangkap ng electrolyzer. Ang tubig ay nabulok sa gas na hydrogen at oxygen sa ilalim ng pagkilos ng electric kasalukuyang. Sa anode, ang tubig ay na -oxidized sa oxygen at proton. Ang hydrated proton pagkatapos ay lumipat sa katod. Ang mga electron ay dumadaloy sa katod sa pamamagitan ng isang panlabas na circuit.

Sa katod, ang mga proton ay nakakakuha ng mga electron at nabawasan upang mabuo ang hydrogen. Ang Iridium oxide ay karaniwang itinuturing na ang pinaka advanced na katalista sa electrolysis ng tubig ng PEM. Kabilang sa mga solong paglipat ng oxides, ang RUO2 ay may pinakamataas na aktibidad ng OER, ngunit hindi matatag sa ilalim ng mga kondisyon ng electrolyzer. Ang IRO2 ay bahagyang hindi gaanong aktibo kaysa sa Ruo2, ngunit may kalamangan ng mas mataas na paglaban sa kaagnasan.

Prinsipyo ng Paggawa ng PEM Electrolyzer

Ang tubig ay pumapasok sa bipolar plate mula sa inlet ng tubig, pagkatapos ay pumapasok sa layer ng pagsasabog ng gas, at sa wakas ay pumapasok sa lamad ng proton exchange. Sa pamamagitan ng pag-input ng kasalukuyang at boltahe, ang tubig ay nabulok sa mga proton H+ at dalawang O2- sa pamamagitan ng pakikipag-ugnay sa proton exchange membrane ng elektrod. O2- nawawalan ng mga electron e- upang mabuo ang O2.

Ang nawala na mga electron ay umabot sa katod sa pamamagitan ng circuit, at naabot ng H+ ang katod sa pamamagitan ng proton membrane, kung saan pinagsasama ito sa mga electron upang mabuo ang H2.

Ang anode ay gumagawa ng oxygen at ang katod ay gumagawa ng hydrogen. Ang oxygen na ginawa sa anode ay output sa pamamagitan ng anode tube, habang ang hydrogen na ginawa sa katod ay output sa pamamagitan ng cathode tube, at pagkatapos ay umakyat sa separator ng tubig-gas upang makabuo ng gas.