Analyse van PEM -water elektrolyse waterstofproductiemembraanelektrode

1. Waterstofproductie doorWaterelektrolyse

Waterstofproductie door waterelektrolyse verwijst naar de ontleding van watermoleculen in zuurstof en waterstof onder de werking van directe stroom, die worden neergeslagen uit de anode en kathode van deElektrolyzerrespectievelijk.

Op technisch niveau wordt waterstofproductie door waterelektrolyse voornamelijk verdeeld in alkalische waterelektrolyse (AWE),protonuitwisselingsmembraanWaterelektrolyse (PEMWE), Solid Polymeer Anion Exchange Membraan Water Electrolysis (AEMWE) en Solid Oxide (SOEC) Waterelektrolyse.

2. Analyse van PEM -waterstofproductietechnologie

De belangrijkste componenten van de elektrolyzer van de PEM -waterstofproductie zijnprotonuitwisselingsmembraan, Anode- en kathodekatalysatorlaag, anode en kathodestroom verzamellaag, anode en kathode eindplaten, enz. Van binnen naar buiten (zoals getoond in figuur 1).

Figuur 1 Pemwe schematisch diagram

De katalysatorlaag enprotonuitwisselingsmembraanvormen de membraanelektrode, die de belangrijkste plaats is voor materiaaltransmissie en elektrochemische reactie in de gehele elektrolyzer. De kenmerken en structuur van de membraanelektrode beïnvloeden direct de prestaties en levensduur van de Pemwe -elektrolyzer.

In vergelijking met andere waterelektrolysetechnologieën kan PEM werken bij hoge stroomdichtheid, met kleine omvang en hoog rendement. De zuiverheid van de gegenereerde waterstof kan zo hoog zijn als 99,9999%, en PEMWE kan een brede vermogensbelasting bereiken (5 ~ 200%) en heeft een goede koppeling met stroomopwekkingssystemen voor hernieuwbare energie.

Daarom is PEMWE een groenpad met groene waterstofproductietechnologie met geweldige ontwikkelingsperspectieven. Tegelijkertijd zijn koolstofintensieve industrieën zoals olieraffinage, chemische industrie en staal ook belangrijke toepassingsscenario's voor PEM-waterelektrolyse waterstofproductie.

3. De restmembraanelektrode

Naast het beïnvloeden door de prestaties van de katalysator, worden de prestaties van de membraanelektrode ook sterk beïnvloed door het membraanelektrodebereidingsproces. Volgens verschillende substraten van de katalysatorlaag omvatten membraanelektrodebereidingsmethoden elektrochemische depositie (ECD), katalysator gecoate membraan (CCM) en katalysator gecoate substraat (CCS).

De elektrochemische afzettingsmethode is om de edele metaalvoorloper te verminderen tot beide zijden van het protonuitwisselingsmembraan. De CCS -methode bedekt direct de actieve componenten van de katalysator op het overdrachtsmembraan en brengt ze over aan beide zijden van deprotonuitwisselingsmembraandoor hete dringen, terwijl de CCM -methode direct de katalysator actieve componenten aan beide zijden van het protonuitwisselingsmembraan bedekt.

In vergelijking met de CCS -methode heeft de CCM -methode een betere binding tussen de katalysator en het membraan, vermindert de protonenoverdrachtsweerstand tussen het membraan en de katalysatellaag en is de mainstream -methode voor membraanelektrodebereiding. Op basis van de CCS -methode en de CCM -methode zijn de spuitmethode en de coatingmethode ontwikkeld om onderzoekshotspots te worden en toepassingspotentieel te hebben.

De nieuwe voorbereidingsmethode verbetert de membraanelektrodestructuur vanuit meerdere richtingen en hoeken, overwint de structurele defecten van de traditionele methode voor het bereiden van membraanelektroden, zoals willekeurig stapelen van katalysatordeeltjes in de katalysatorlaag in de katalysator en verbetering van de gasdiffusielaag, en verbetert de massa-overdracht van de membraan-elektrode van de membraan. Elektrochemische prestaties van de membraanelektrode.