Empat cara untuk menghasilkan hidrogen dengan elektrolisis air
Produksi hidrogen dari elektrolisis air mengacu pada disosiasi molekul air di bawah aksi arus searah untuk menghasilkan oksigen dan hidrogen, yang masing-masing diendapkan dari anoda dan katoda sel elektrolitik. Pada tingkat teknis, elektrolisis air untuk produksi hidrogen terutama dibagi menjadi elektrolisis air alkali (AWE), elektrolisis air PEM polimer padat, elektrolisis air membran pertukaran anion polimer padat (AEM) dan elektrolisis air oksida padat (SOE). Di antara mereka, AWE adalah teknologi elektrolisis air industri sebelumnya dengan pengalaman aplikasi puluhan tahun dan teknologi yang relatif matang. Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi elektrolisis air PEM telah berkembang pesat dalam hal industrialisasi, teknologi elektrolisis air BUMN sedang dalam tahap demonstrasi awal,
1. Elektrolisis air alkali untuk produksi hidrogen
Diafragma tangki produksi hidrogen air elektrolisis terutama terdiri dari asbes, yang memainkan peran pemisahan gas. Katoda dan anoda terutama terdiri dari paduan logam, seperti paduan nikel-molibdenum, yang memisahkan air untuk menghasilkan hidrogen dan oksigen. Elektrolit elektroliser air alkali industri biasanya larutan kalium hidroksida dengan fraksi massa 20% ~ 30%, suhu operasi elektroliser adalah 70 ~ 80 ° C, kerapatan arus kerja sekitar 0,25 ampere / sentimeter persegi, dan tekanan gas yang dihasilkan adalah 0,1 ~ 3,0 MPa, efisiensi total adalah 62% ~ 82%. Produksi hidrogen dari air alkali adalah teknologi yang matang dengan investasi dan biaya operasi yang rendah, tetapi ada masalah seperti kehilangan alkali, korosi, dan konsumsi energi yang tinggi.
2. Produksi hidrogen dengan elektrolisis air
Berbeda dari elektrolisis air untuk produksi hidrogen, membran penukar proton (PEM) elektrolisis air untuk produksi hidrogen menggunakan asam perfluorosulfonat membran pertukaran proton dengan stabilitas kimia yang baik, konduktivitas proton dan pemisahan gas bukan membran asbes sebagai elektrolit padat, yang secara efektif dapat mencegah elektron transfer. , meningkatkan keamanan elektroliser. Komponen utama dari elektroliser PEM adalah membran penukar proton, lapisan katalis positif dan negatif, lapisan difusi gas positif dan negatif, pelat ujung positif dan negatif, dll. Dari dalam ke luar. Diantaranya, lapisan difusi, lapisan katalis dan membran penukar proton merupakan elektroda membran, yang merupakan tempat utama untuk transfer material dan reaksi elektrokimia di seluruh elektroliser air.
3. Elektrolisis oksida padat suhu tinggi air untuk produksi hidrogen
Elektrolisis oksida padat suhu tinggi air untuk produksi hidrogen berbeda dari elektrolisis air alkali dan elektrolisis air PEM. Elektrolisis oksida padat suhu tinggi air untuk produksi hidrogen menggunakan oksida padat sebagai bahan elektrolit, dan suhu kerja 800~1 000. Kinerja elektrokimia dari proses produksi hidrogen Secara signifikan meningkat dan lebih efisien.
Elektroda sel elektrolitik SOEC mengadopsi katalis logam non-mulia, bahan katoda mengadopsi keramik logam berpori Ni / YSZ, bahan anoda mengadopsi oksida perovskit, dan elektrolit mengadopsi konduktor ion oksigen YSZ. Struktur material semua keramik menghindari korosi material. Lingkungan kerja dengan suhu tinggi dan kelembaban tinggi membatasi pemilihan bahan dengan stabilitas tinggi, daya tahan yang baik, dan anti-atenuasi untuk elektroliser, dan juga membatasi pemilihan skenario aplikasi dan promosi skala besar teknologi produksi hidrogen SOEC.
4. Elektrolisis air membran pertukaran anion polimer padat
Penelitian tentang elektrolisis air AEM baru saja dimulai. Dalam beberapa tahun terakhir, membran pertukaran anion polimer (AEM) untuk perangkat elektrokimia telah dikembangkan, dan elektrolisis basa menggunakan AEM dapat memberikan keuntungan dari PEM dan elektrolisis alkali siklik elektrolit cair.