Ключевые материалы и технический статус системы производства водорода AEM Water

AEM - это аббревиатура электролиза с твердым полимерным анионовым обменным обменом.AEM Water ElectrolysisТехнология имеет огромное место для снижения затрат. Это один из самых передовыхВодный электролизТехнологии и одна из предпочтительных технологий для крупномасштабного применения зеленого водорода в будущем.

Сегодня давайте посмотрим на ключевые материалы и техническую разработкуAEM Water ElectrolysisСистема производства водорода.

1. Основной принцип работы

Технология электролиза AEM сочетает в себе преимущества технологии электролиза щелочной воды иPEM Water Electrolysisтехнология. По сравнению с технологией электролиза щелочной воды технология AEM имеет более высокую скорость отклика и более высокую плотность тока; и по сравнению сPEM Water ElectrolysisТехнология, технология AEM имеет более низкую стоимость производства.

Схематическая схема оборудования для электролиза AEM

Как показано на рисунке, когда оборудование работает, сырая вода попадает с катодной стороны оборудования AEM. Молекулы воды участвуют в реакции восстановления в катоде и получают электроны для генерации ионов гидроксида и водорода. После того, как гидроксидные ионы достигают анода через полимерную анионную мембрану, они участвуют в реакции окисления и теряют электроны для генерации воды и кислорода. В зависимости от проектирования оборудования, в сырую воду иногда добавляют определенное количество раствора KOH или раствора NAHCO3 в качестве вспомогательного электролита, что помогает повысить эффективность работы электролиза AEM.

Электролитическая ячейка AEM является основной единицей системы электролиза AEM. Множественные электролитические ячейки AEM вместе образуют модуль электролиза AEM. Большое количество электролитических модулей AEM и множественные вспомогательные системы вместе составляют систему электролиза AEM. Среди них вспомогательная система включает в себя систему обработки водорода и сушки, резервуар для воды, систему очистки воды и преобразователь AC-DC и т. Д.

Электролитическая ячейка AEM: катодный материал, анодный материал и анионная мембрана являются основными компонентами электролитической ячейки AEM, которые непосредственно влияют на эффективность работы и срок службы оборудования электролитической ячейки AEM.

2. Ключевое сырье

1. Мембрана анионной обмены

Анионообменная мембрана является наиболее важной частью электролитической ячейки AEM, которая непосредственно определяет эффективность работы и срок службы электролитического оборудования AEM. Функция анионной обменной мембраны состоит в том, чтобы провести гидроксид -ионы от катода до анода. Следовательно, материал, составляющий анионообменную мембрану, должна иметь высокую анионную проводимость и чрезвычайно низкую электронную проводимость.

Поскольку высокая щелочность появится в местных областях электролизного оборудования AEM, в идеальных условиях анионные обменные мембраны должны иметь превосходную химическую и механическую стабильность. В то же время, чтобы изолировать катод и анод и предотвратить контакт водорода и кислорода друг с другом и вызывая взрывы, анионные обменные мембраны должны иметь чрезвычайно низкую проницаемость газа.

В настоящее время полимеры обычно используются в качестве основного материала анионных мембран. СAEM Water ElectrolysisТехнология все еще находится на этапе исследований и разработок, на этом этапе наиболее подходящий материал не был найден. Ароматические полимеры используются больше в исследованиях и разработках.

Есть еще много проблем в выборе материалов:

1. Ароматические полимеры будут медленно разлагаются при работе в щелочной среде в течение длительного времени, особенно когда в качестве вспомогательного электролита добавляется разбавленный раствор KOH, влияющий на стабильность и системный срок службы электролиза AEM;

2. Поскольку проводимость гидроксидных ионов в анионных мембранах намного ниже, чем у протонных обмена мембран, для поддержания эффективности рабочих клеток электролиза AEM, исследования и развития, как правило, создают более тонкие анионные мембраны, чтобы снизить устойчивость к гидроксидному проводимости, но это также уменьшит механическую стабильность, взыскание, в то время как это, в то же время, что это будет резиновое, в то же время.

2. Катодные материалы и анодные материалы

Основная функция катодных материалов и анодных материалов заключается в том, чтобы катализировать реакцию разложения воды и выводить генерируемый водород и кислород во времени. Следовательно, катодные и анодные материалы должны обладать сильной каталитической активностью и пористостью. Для того чтобы реакция электрода продолжалась плавно, катодные и анодные материалы должны иметь высокую анионную проводимость и электронную проводимость.

В настоящее время наиболее часто используемыми катодными материалами являются в основном никель, а анодные материалы в основном являются никель-железными сплавами. Железо и никель не только обладают сильной каталитической активностью для разложения воды, но также имеют широкие источники и низкие затраты. Поскольку AEM не нужно работать в высоко коррозийной среде, катализаторы драгоценных металлов, такие как рутения и титан, не нужно добавлять в анодные и катодные материалы. Это значительно снижает стоимость производства оборудования AEM.

В настоящее время разработанная анионная мембрана по -прежнему не может учитывать как эффективность работы, так и срок службы оборудования. Таким образом, исследования AEM в основном фокусируются на разработке подходящих и эффективных полимерных анионных мембран. Во -вторых, на стадии лабораторных исследований и разработок небольшое количество драгоценных металлов все еще будет добавлено к материалам электродов. Следовательно, разработка низкокачественных, эффективных не-потомных катализаторов металлов также является одним из основных направлений исследований AEM.