Ar līdzstrāvas palīdzību ūdens molekulas tiek sadalītas, lai iegūtu skābekli un ūdeņradi, kas pēc tam tiek atdalīti attiecīgi no elektrolītiskās šūnas anoda un katoda. Šo procesu sauc par ūdens elektrolīzi. Ūdens elektrolīzes ūdeņraža ražošana bieži tiek sadalīta sārmainā ūdens elektrolīzē (AE), protonu apmaiņas membrānas (PEM) ūdens elektrolīzē un augstas temperatūras cietā oksīda ūdens elektrolīzē atkarībā no dažādiem elektrolizatora diafragmas (SOEC) materiāliem.
Sārmainā ūdens elektrolīzes ūdeņraža ražošana
Azbests veido lielāko daļu sārmainā ūdens elektrolīzes ūdeņraža ģenerēšanas elektrolizatora diafragmas, kas atdala gāzes. Metālu sakausējumi, piemēram, Ni-Mo sakausējums utt., kas sadala ūdeni, veidojot ūdeņradi un skābekli, veido lielāko daļu katoda un anoda. Rūpnieciskajos sārmainā ūdens elektrolizatoros kā elektrolītu parasti izmanto KOH šķīdumu; to masas daļa svārstās no 20 procentiem līdz 30 procentiem; to darba temperatūra ir no 70 grādiem līdz 80 grādiem; to darba strāvas blīvums ir aptuveni 0,25 A/cm2; un to gāzes spiediens svārstās no 0,1 MPa līdz 3,0 MPa. Efektivitāte svārstās no 62 procentiem līdz 82 procentiem. Tehnoloģija ūdeņraža iegūšanai ar sārmainā ūdens elektrolīzi ir labi attīstīta, un tai ir zemas palaišanas un ekspluatācijas izmaksas, taču tai ir trūkumi, piemēram, sārma zudumi, korozija un liels enerģijas patēriņš. Sārmainās ūdens elektrolīzes ūdeņraža ražošana ir gan iekšzemes, gan starptautiskajos pētījumos par ūdens elektrolizatoru iekārtu izstrādi.
PEM ūdens elektrolīzes ūdeņraža ražošana
PEM ūdens elektrolizatora galvenās sastāvdaļas ir protonu apmaiņas membrāna, katoda un anoda katalītiskais slānis, katoda un anoda gāzes difūzijas slānis, katoda un anoda gala plāksnes utt. no iekšpuses uz ārpusi. Tostarp difūzijas slānis, katalītiskais slānis un protonu apmaiņas membrāna veido membrānas elektrodu, kas ir galvenā visa ūdens elektrolizatora materiāla pārraides un elektroķīmiskās reakcijas vieta. PEM ūdens elektrolizatora veiktspēju un kalpošanas laiku tieši ietekmē membrānas elektroda īpašības un struktūra.
Atšķirības
Salīdzinot ar sārmainā ūdens elektrolīzes ūdeņraža ražošanu, PEM ūdens elektrolīzes ūdeņraža ražošanai ir lielāks darba strāvas blīvums, augstāka kopējā efektivitāte un augstāka ūdeņraža gāzes frakcija, augstāks gāzes ražošanas spiediens, ātrāks dinamiskās reakcijas ātrums un var pielāgoties atjaunojamās enerģijas elektroenerģijas ražošanas svārstībām. , tā tiek uzskatīta par ļoti daudzsološu ūdens elektrolīzes ūdeņraža ražošanas tehnoloģiju. Pašlaik PEM ūdens elektrolīzes ūdeņraža ražošanas tehnoloģija ir demonstrēta un pakāpeniski popularizēta tādās jomās kā ūdeņraža ražošana uz vietas ūdeņraža uzpildes stacijās, ūdens elektrolīze ūdeņraža ražošanai no atjaunojamiem enerģijas avotiem, piemēram, vēja enerģijas, un enerģijas uzglabāšana.
