Pagtatasa ng mga materyales na dayapragm para sa alkalina na hydrogen electrolyzers

Bilang isang malinis at napapanatiling carrier ng enerhiya,enerhiya ng hydrogenay may malaking kabuluhan sa pagharap sa mga krisis sa enerhiya at polusyon sa kapaligiran. Ang teknolohiya ng produksiyon ng electrolysis hydrogen, lalo naAlkaline Water Electrolysis (AWE)Ang produksiyon ng hydrogen, ay naging isa sa mga mahalagang paraan ng paggawa ng hydrogen dahil sa mababang gastos sa kagamitan at mature na teknolohiya.

Sa alkalinaMga electrolyzer ng tubig, Ang mga materyales sa dayapragm ay naglalaro ng isang pangunahing papel. Hindi lamang nila pinaghiwalay ang katod at anode, pinipigilan ang paghahalo ng hydrogen at oxygen, ngunit mayroon ding isang makabuluhang epekto sa kahusayan, tibay at gastos ng proseso ng electrolysis. Ang alkalinaElectrolyzerAng mga diaphragm ay nagkakahalaga ng halos 55% ng gastos sa electrolyzer. Samakatuwid, ang pagsasaliksik at pagbuo ng mga materyales na dayapragm na angkop para sa alkalina na hydrogen electrolyzers ay ang susi sa pagpapabuti ng pagganap ng teknolohiya ng paggawa ng hydrogen.

Prinsipyo ng alkalina na tubig electrolysis hydrogen production at dayapragm function

Ang prinsipyo ng alkalina na electrolysis hydrogen production ay ang paggamit ng malakas na mga solusyon sa alkalina tulad ng potassium hydroxide (KOH) bilang mga electrolyte sa mga electrolyzer, at upang mabulok ang mga molekula ng tubig upang makabuo ng hydrogen at oxygen sa pamamagitan ng panlabas na boltahe. Ang tiyak na formula ng reaksyon ay:

Sa katod: 2H2O+2E- → H2+2OH-

Sa anode: 4OH- → O2+2E-+2H2O

Sa prosesong ito, ang hydrogen at oxygen ay nabuo sa anode at katod ayon sa pagkakabanggit at kailangang epektibong hiwalay upang maiwasan ang panganib ng pagsabog. Sa oras na ito, ang materyal na dayapragm ay gumaganap ng isang napakahalagang papel. Karaniwan, ang materyal na dayapragm ay kinakailangan upang magkaroon ng mga sumusunod na katangian:

1. Magandang elektrikal na kondaktibiti: Ang dayapragm ay kailangang magkaroon ng mahusay na pag-uugali ng ionic at payagan ang mga ohon na dumaan upang matiyak ang mahusay na reaksyon ng electrolysis.

2. Mataas na katatagan ng kemikal: Ang materyal na dayapragm ay kailangang pigilan ang kaagnasan ng kemikal sa mga kapaligiran na may mataas na alkali at mga proseso ng electrolysis upang mapalawak ang buhay ng serbisyo nito.

3. Magandang lakas ng mekanikal: Ang dayapragm ay kailangang mapaglabanan ang presyon sa electrolyzer at ang epekto ng likido upang mapanatili ang isang matatag na hugis.

4. Mababang pagkawala ng pagtutol: Ang mas mababang paglaban ng dayapragm, mas mataas ang kahusayan ng electrolysis, sa gayon binabawasan ang pagkonsumo ng enerhiya.

Ayon sa iba't ibang mga katangian ng mga materyales, ang mga karaniwang alkalina na hydrogen production electrolyzer diaphragm na materyales ay maaaring nahahati sa mga sumusunod na kategorya:

1. Asbestos diaphragm

Mga kalamangan: paglaban sa kaagnasan ng kemikal, paglaban sa mataas na temperatura, mataas na lakas ng makunat, malakas na hydrophilicity

Mga Kakulangan: Mayroon itong mga katangian ng pamamaga, na nagdaragdag ng pagkonsumo ng enerhiya ng electrolysis; Nililimitahan nito ang temperatura ng electrolysis, upang ang kasalukuyang kahusayan ay hindi maaaring mapabuti; Nakakalason ito sa katawan ng tao at maaaring maging sanhi ng sakit sa baga sa buhangin. Maraming mga bansa ang naghihigpitan sa paggamit ng mga materyales na asbestos.

2. Polytetrafluoroethylene resin binago asbestos diaphragm

Mga kalamangan: Ang istruktura ng dayapragm ng polytetrafluoroethylene na pinahiran na asbestos fiber ay nagpapabuti sa paglaban ng kaagnasan at mekanikal na lakas ng dayapragm, at binabawasan din ang pamamaga ng asbestos, na epektibong natatakpan ang mga pagkukulang ng asbestos diaphrag na pamamaga at pagkamaramdamin sa alkali corrosion.

Mga Kakulangan: Dahil sa mahinang hydrophilicity ng polytetrafluoroethylene resin, ang hydrophilicity ng asbestos diaphragm na may polytetrafluoroethylene ay lubos na nabawasan, na binabawasan ang kasalukuyang kahusayan at pinatataas ang pagkonsumo ng enerhiya. Mas malaki ang idinagdag na halaga, mas bumababa ang hydrophilicity ng dayapragm.

3. Polyphenylene sulfide diaphragm (PPS)

Mga kalamangan: mahusay na paglaban sa init; Lubhang malakas na katigasan, mataas na katigasan ng ibabaw, mahusay na pagtutol ng kilabot at paglaban sa pagkapagod, natitirang paglaban ng pagsusuot; malakas na paglaban ng kaagnasan; Nagpapakita pa rin ng mahusay na dimensional na katatagan sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na temperatura; Mayroon pa ring mahusay na mga de -koryenteng katangian sa ilalim ng mataas na temperatura, mataas na kahalumigmigan at mataas na dalas.

Mga Kakulangan: Mataas na pagtutol, mahinang hydrophilicity, na nagreresulta sa pagtaas ng pagkonsumo ng enerhiya

4. Polysulfone Diaphragm (PSF)

Mga kalamangan: Ito ay may mahusay na paglaban sa oksihenasyon, thermal stability at mataas na temperatura ng pagtunaw ng katatagan, pati na rin ang mahusay na mga katangian ng mekanikal, mataas na temperatura ng paglaban, acid at paglaban ng alkali, paglaban sa kaagnasan ng bakterya, murang at madaling makakuha ng mga hilaw na materyales, at isang malawak na hanay ng mga aplikasyon ng pH.

Mga Kakulangan: Mahina hydrophilicity, mababang tubig flux ng dayapragm, hindi kasiya-siyang pagganap ng anti-polusyon, na nakakaapekto sa saklaw ng aplikasyon at buhay ng serbisyo.

5. Polyetheretherketone (PEEK)

Mga kalamangan: Mataas na paglaban sa temperatura, paglaban sa kaagnasan ng kemikal

Mga Kakulangan: Ang pagganap ng dayapragm at kapal ay apektado ng mga pamamaraan ng paghabi

Ang pinakaunang alkalina na electrolyzer diaphragm material ay asbestos diaphragm, ngunit tinanggal ito sapagkat maaaring magdulot ito ng pinsala sa katawan ng tao. Ang kasalukuyang mainstream ay polyphenylene sulfide PPS diaphragm, at ang high-performance diaphragm ay gumagamit ng isang pinagsama-samang lamad na pinahiran ng isang hindi organikong layer ng PPS.

Ang ibabaw ng composite diaphragm ay nanoporous, at ang interior ay isang istraktura ng micron pore. Ito ay may isang malakas na kakayahang hadlangan ang hydrogen mula sa pagdaan. Kasabay nito, maaari itong dumaan sa mga ion ng electrolyte at may permanenteng hydrophilicity. Ito ay may parehong pagganap tulad ng na -import na mga diaphragms at may mahusay na pagganap ng electrolytic at buhay ng serbisyo. Sa kasalukuyan, ang maximum na lapad ng composite diaphragm ay maaaring umabot ng 2 metro, na maaaring matugunan ang mga kinakailangan sa laki ng mga malalaking electrolyzer.

Ang mga dayapragms na nabanggit sa artikulong ito ay ang lahat ay angkop para sa mga alkalina na electrolyzer, ngunit dahil ang bawat dayapragm ay may sariling mga pakinabang at kawalan, at ang pagkakaiba sa gastos ay malaki, sa aktwal na proseso ng paggawa, ang dayapragm ay dapat mapili ayon sa iba't ibang mga senaryo ng aplikasyon at mga kinakailangan sa demand ng merkado ng alkalina na electrolyzer.