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堿性電解水制氫系統簡介

2023-01-04 來源:萬旗氫能 瀏覽數:579

堿性電解水制氫系統主要包括堿性電解槽主體和BOP輔助系統。

  堿性電解水制氫系統主要包括堿性電解槽主體和BOP輔助系統。
 
一、堿性電解槽主體
 
堿性電解槽主體是由端壓板、密封墊、極板、電極、隔膜等零部件組裝而成。
 
電解槽包括數十個甚至上百個電解小室,由螺桿和端板把這些電解小室壓在一起形成圓柱狀或正方形,每個電解小室以相鄰的2個極板為分界,包括正負雙極板、陽極電極、隔膜、密封墊圈、陰極電極6個部分。
 
 
堿性電解槽結構示意圖
 
1極板和極框
 
極板是堿性電解槽的支撐組件,其作用是支撐電極和隔膜以及導電。
 
國內極板材質一般采用鑄鐵金屬板、鎳板或不銹鋼金屬板,加工方式為:經機加工沖壓成乳突結構,和極框焊接后鍍鎳而成。其中,鎳是非消耗性電極,在堿液里不易被腐蝕。乳突結構有支撐電極和隔膜的作用,電解液可以在乳突與隔膜布形成的流道中流動,同時乳突還有輸電的作用。
 
極框上分布有氣道孔和液道孔,與主極板焊接的部分被稱為舌板,極框最外側為密封線區,其余為隔膜和密封墊的重合區。極框整個寬度為密封線寬度、流道區域寬度、隔膜和密封線重合區域寬度、舌板寬度。
 
2隔膜
 
堿性電解槽在電解過程中,陽極產生氧氣,陰極產生氫氣,隔膜的作用是防止氫氣和氧氣的混合。
 
適用于堿性電解槽的隔膜應具備以下要求:
 
保證氫氣和氧氣分子不能通過隔膜,但允許電解液離子通過;
 
能夠耐高濃度堿液的腐蝕;
 
具有較好的機械強度,能夠長時間承受電解液和生成氣體的沖擊,隔膜結構不被破壞;
 
為了降低電能損耗,隔膜必須要有較小的面電阻,因此隔膜孔隙率要盡可能高;
 
在電解溫度和堿液條件下隔膜能夠保持化學穩定;
 
原料易得、無毒、無污染,廢棄物易處理。
 
用于堿性電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涂覆無基層的復合膜,另外科研院所研發的重點隔膜還有聚四氟乙烯樹脂改性石棉隔膜、聚醚醚酮纖維隔膜、聚砜纖維隔膜等。
 
3電極
 
堿性電解槽的電極,是電化學反應發生的場所,也是決定電解槽制氫效率的關鍵。目前國內大型堿性電解槽使用的電極,大多是鎳基的,如純鎳網、泡沫鎳或者以純鎳網或泡沫鎳為基底噴涂高活性催化劑。
 
 
堿性電解水制氫裝置工藝流程示意圖
 
二、堿性電解水制氫BOP輔助系統
 
堿性電解水制氫裝置BOP輔助系統包括8大系統:電源供應系統、控制系統、氣液分離系統、純化系統、堿液系統、補水系統、冷卻干燥系統及附屬系統。

 
閱讀上文 >> 攻克燃料電池“不可能三角”
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