Mga pangunahing materyales at teknikal na katayuan ng AEM Water Electrolysis Hydrogen Production System

Ang AEM ay ang pagdadaglat ng solidong polymer anion exchange membrane water electrolysis.AEM Water ElectrolysisAng teknolohiya ay may malaking silid para sa pagbawas ng gastos. Ito ay isa sa pinaka-pagputolelectrolysis ng tubigmga teknolohiya at isa sa mga ginustong teknolohiya para sa malakihang aplikasyon ng berdeng hydrogen sa hinaharap.

Ngayon, tingnan natin ang mga pangunahing materyales at teknikal na pag -unlad ngAEM Water ElectrolysisHydrogen Production System.

1. Pangunahing prinsipyo sa pagtatrabaho

Pinagsasama ng teknolohiyang electrolysis ng tubig ng AEM ang mga pakinabang ng teknolohiyang electrolysis ng alkalina atElectrolysis ng tubig ng PEMteknolohiya. Kung ikukumpara sa teknolohiyang electrolysis ng tubig ng alkalina, ang teknolohiya ng AEM ay may mas mabilis na bilis ng pagtugon at mas mataas na kasalukuyang density; at inihambing saElectrolysis ng tubig ng PEMTeknolohiya, ang teknolohiya ng AEM ay may mas mababang gastos sa pagmamanupaktura.

Eskematiko diagram ng kagamitan ng electrolysis ng tubig ng AEM

Tulad ng ipinapakita sa figure, kapag tumatakbo ang kagamitan, ang hilaw na tubig ay pumapasok mula sa gilid ng katod ng kagamitan ng AEM. Ang mga molekula ng tubig ay nakikilahok sa reaksyon ng pagbawas sa katod at kumuha ng mga electron upang makabuo ng mga hydroxide ion at hydrogen. Matapos maabot ang mga hydroxide ion sa anode sa pamamagitan ng polymer anion exchange membrane, nakikilahok sila sa reaksyon ng oksihenasyon at nawalan ng mga electron upang makabuo ng tubig at oxygen. Depende sa disenyo ng kagamitan, ang isang tiyak na halaga ng solusyon ng KOH o solusyon ng NAHCO3 ay minsan ay idinagdag sa hilaw na tubig bilang isang pantulong na electrolyte, na tumutulong upang mapagbuti ang kahusayan ng pagtatrabaho ng mga kagamitan sa electrolysis ng AEM.

Ang AEM electrolytic cell ay ang pangunahing yunit ng sistema ng electrolysis ng AEM. Maramihang AEM electrolytic cells magkasama bumubuo ng isang module ng AEM electrolysis. Ang isang malaking bilang ng mga module ng AEM electrolytic at maraming mga sistemang pantulong na magkasama ay bumubuo ng sistema ng electrolysis ng tubig ng AEM. Kabilang sa mga ito, ang sistemang pantulong ay may kasamang paggamot sa hydrogen at sistema ng pagpapatayo, tangke ng tubig, sistema ng paglilinis ng paggamot ng tubig at converter ng AC-DC, atbp.

AEM Electrolytic Cell: Cathode Material, Anode Material at Anion Exchange Membrane ay ang mga pangunahing sangkap ng AEM electrolytic cell, na direktang nakakaapekto sa kahusayan sa pagtatrabaho at buhay ng kagamitan ng AEM electrolytic cell.

2. Mga pangunahing hilaw na materyales

1. Anion Exchange Membrane

Ang anion exchange membrane ay ang pinakamahalagang bahagi ng AEM electrolytic cell, na direktang tinutukoy ang kahusayan sa pagtatrabaho at pagpapatakbo ng buhay ng AEM electrolytic na kagamitan. Ang pag -andar ng lamad ng palitan ng anion ay upang magsagawa ng mga hydroxide ion mula sa katod hanggang sa anode. Samakatuwid, ang materyal na bumubuo ng lamad ng palitan ng anion ay kailangang magkaroon ng mataas na conductivity ng anion at sobrang mababang kondaktibiti ng elektron.

Dahil ang mataas na alkalinity ay lilitaw sa mga lokal na lugar sa mga kagamitan sa electrolysis ng AEM, sa ilalim ng mga perpektong kondisyon, ang mga lamad ng palitan ng anion ay kailangang magkaroon ng mahusay na katatagan ng kemikal at mekanikal. Kasabay nito, upang ibukod ang katod at anode at maiwasan ang hydrogen at oxygen na makipag -ugnay sa bawat isa at magdulot ng pagsabog, ang mga lamad ng palitan ng anion ay dapat magkaroon ng sobrang mababang pagkamatagusin ng gas.

Sa kasalukuyan, ang mga polimer ay karaniwang ginagamit bilang pangunahing materyal ng mga lamad ng palitan ng anion. Mula paAEM Water ElectrolysisAng teknolohiya ay nasa yugto ng pananaliksik at pag -unlad, ang pinaka -angkop na materyal ay hindi natagpuan sa yugtong ito. Ang mga aromatic polymers ay ginagamit nang higit pa sa pananaliksik at pag -unlad.

Marami pa ring mga problema sa pagpili ng mga materyales:

1. Ang mga aromatic polymers ay dahan -dahang mababawas kapag nagpapatakbo sa isang alkalina na kapaligiran sa loob ng mahabang panahon, lalo na kung ang isang solusyon ng dilute KOH ay idinagdag bilang isang pantulong na electrolyte, na nakakaapekto sa katatagan at buhay ng system ng kagamitan sa electrolysis ng tubig ng AEM;

2. Dahil ang kondaktibiti ng mga hydroxide ion sa mga lamad ng palitan ng anion ay mas mababa kaysa sa mga proton exchange membranes, upang mapanatili ang kahusayan ng pagtatrabaho ng mga AEM electrolysis cells, ang mga institusyon ng pananaliksik at pag -unlad ay may posibilidad na gumawa ng mas payat na mga lamad ng palitan ng anion upang mabawasan ang paglaban sa hydroxide ion conduction, ngunit mababawasan din nito ang mekanikal na katatagan ng anion exchange membrane, na nagbabago sa voids.

2. Mga Materyales ng Cathode at Mga Materyales ng Anode

Ang pangunahing pag -andar ng mga materyales sa katod at mga materyales ng anode ay upang ma -catalyze ang reaksyon ng agnas ng tubig at output ang nabuo na hydrogen at oxygen sa oras. Samakatuwid, ang mga materyales sa katod at anode ay dapat magkaroon ng malakas na aktibidad ng catalytic at porosity. Upang ang reaksyon ng elektrod upang magpatuloy nang maayos, ang mga materyales sa katod at anode ay dapat magkaroon ng mataas na anion conductivity at conductivity ng elektron.

Sa kasalukuyan, ang pinaka-karaniwang ginagamit na mga materyales sa katod ay pangunahing nikel, at ang mga materyales ng anode ay pangunahing haluang metal na nickel-iron. Ang bakal at nikel ay hindi lamang may malakas na aktibidad ng catalytic para sa pagkabulok ng tubig, ngunit mayroon ding malawak na mapagkukunan at mababang gastos. Dahil ang AEM ay hindi kailangang gumana sa isang lubos na kinakaing unti -unting kapaligiran, ang mga mahalagang catalysts ng metal tulad ng ruthenium at titanium ay hindi kailangang idagdag sa mga materyales ng anode at katod. Ito ay lubos na binabawasan ang gastos sa pagmamanupaktura ng kagamitan sa AEM.

Ang lamad ng palitan ng anion na kasalukuyang binuo ay hindi pa rin maaaring isaalang -alang ang parehong kahusayan sa trabaho at buhay ng kagamitan. Samakatuwid, ang pananaliksik sa AEM higit sa lahat ay nakatuon sa pagbuo ng angkop at mahusay na polymer anion exchange membranes. Pangalawa, sa yugto ng pananaliksik at pag -unlad ng laboratoryo, ang isang maliit na halaga ng mahalagang mga metal ay idadagdag pa rin sa mga materyales sa elektrod. Samakatuwid, ang pag-unlad ng mababang gastos, mahusay na hindi mahalagang mga catalysts ng metal ay isa rin sa mga pokus ng pananaliksik ng AEM.