Door middel van gelijkstroom worden watermoleculen gesplitst om zuurstof en waterstof te produceren, die vervolgens worden gescheiden van respectievelijk de anode en kathode van de elektrolytische cel. Dit proces staat bekend als waterelektrolyse. Waterelektrolyse waterstofgeneratie wordt vaak gescheiden in alkalische waterelektrolyse (AE), protonenuitwisselingsmembraan (PEM) waterelektrolyse en vaste oxide waterelektrolyse bij hoge temperatuur, afhankelijk van de verschillende materialen van het elektrolyzerdiafragma (SOEC).
Alkalische waterelektrolyse waterstofproductie
Asbest vormt het grootste deel van het diafragma van de alkalische waterelektrolyse waterstofopwekkingselektrolysator, die gassen scheidt. Metaallegeringen, zoals Ni-Mo-legeringen, enz., Die water afbreken om waterstof en zuurstof te produceren, vormen het grootste deel van de kathode en anode. Industriële alkalische waterelektrolyzers gebruiken typisch KOH-oplossing als hun elektrolyt; hun massafractie varieert van 20 procent tot 30 procent; hun bedrijfstemperatuur is 70 graden tot 80 graden; hun werkstroomdichtheid is ongeveer 0,25 A/cm2; en hun gasdruk varieert van 0,1 MPa tot 3,0 MPa. Efficiëntie varieert van 62 procent tot 82 procent. De technologie voor het produceren van waterstof via alkalische waterelektrolyse is goed ontwikkeld en heeft lage opstart- en operationele kosten, maar heeft nadelen zoals loogverlies, corrosie en hoog energieverbruik. Alkalische waterelektrolyse waterstofopwekking is een focus van zowel binnenlands als internationaal onderzoek naar de ontwikkeling van waterelektrolyse-apparatuur.
PEM waterelektrolyse waterstofproductie
De belangrijkste componenten van de PEM-waterelektrolyseur zijn protonenuitwisselingsmembraan, kathode en anode katalytische laag, kathode en anode gasdiffusielaag, kathode en anode eindplaten, enz. Van binnen naar buiten. Onder hen vormen de diffusielaag, de katalytische laag en het protonenuitwisselingsmembraan de membraanelektrode, die de belangrijkste plaats is voor de materiaaloverdracht en elektrochemische reactie van de gehele waterelektrolyseur. De prestaties en levensduur van de PEM-waterelektrolyseur worden rechtstreeks beïnvloed door de eigenschappen en structuur van de membraanelektrode.
verschillen
Vergeleken met de waterstofproductie van alkalische waterelektrolyse, heeft PEM-waterstofproductie van waterelektrolyse een hogere werkstroomdichtheid, hogere algehele efficiëntie en hogere waterstofgasfractie, hogere gasproductiedruk, snellere dynamische reactiesnelheid en kan zich aanpassen aan de fluctuatie van hernieuwbare energieopwekking , wordt het beschouwd als een veelbelovende technologie voor de productie van waterstof door waterelektrolyse. Op dit moment is de waterstofproductietechnologie PEM-waterelektrolyse gedemonstreerd en geleidelijk gepromoot op gebieden als on-site waterstofproductie bij waterstoftankstations, elektrolyse van water voor waterstofproductie uit hernieuwbare energiebronnen zoals windenergie en energieopslag.
