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氫能全產(chǎn)業(yè)鏈解析之制氫篇:堿性電解水

2022-03-15 來源:互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽數(shù):797

綠氫是通過可再生能源發(fā)電,再通過電解水獲取氫氣。電解水制氫是在直流電的作用下,通過電化學(xué)過程將水分子分解為氫氣和氧氣,分別在陰、陽極析出。

   綠氫是通過可再生能源發(fā)電,再通過電解水獲取氫氣。電解水制氫是在直流電的作用下,通過電化學(xué)過程將水分子分解為氫氣和氧氣,分別在陰、陽極析出。而電解水制氫目前主要有三種技術(shù)路線,即堿性電解(AWE),質(zhì)子交換膜(PEM)電解以及固體氧化物(SOEC)三種技術(shù)路線。
  
  電解水制氫三種技術(shù)路線對比
  
  在以上三種技術(shù)路線中,堿性電解水制氫技術(shù)路線最為成熟,成本最低,目前更具經(jīng)濟性。下面我們就來看一下堿性電解水制氫的技術(shù)原理。
  
  堿性電解水技術(shù)是以KOH、NaOH水溶液為電解質(zhì),如采用石棉布等作為隔膜,在直流電的作用下,將水電解成氫氣和氧氣。
  
  堿性電解水制氫原理示意圖
  
  原理:
  
  在陰極,水分子被分解為氫離子和氫氧根離子,氫離子得到電子生成氫原子,并進(jìn)一步生成氫分子;
  
  氫氧根離子則在陰、陽極之間的電場力作用下穿過多孔的橫膈膜,到達(dá)陽極,在陽極失去電子生成水分子和氧分子。
  
  堿性電解池原理
  
  電解出的氣體會帶有堿液,因此,對產(chǎn)出的氣體要進(jìn)行脫堿霧處理。
  
  堿性電解槽的優(yōu)勢
  
  在目前的電解水制氫技術(shù)中,堿性電解槽技術(shù)最為成熟,生產(chǎn)成本最低。
  
  堿性電解槽的局限性
  
  1)堿性電解槽能源效率較低,通常在60%左右;
  
  2)堿性電解質(zhì)(如KOH)會與空氣中的CO2反應(yīng),形成在堿性條件下不溶于水的碳酸鹽,這些不溶性的碳酸鹽會阻塞多孔的催化層,阻礙產(chǎn)物和反應(yīng)物的傳遞,大大降低電解槽的性能;
  
  3)堿性電解槽難以快速關(guān)閉或啟動,制氫速度難以快速調(diào)節(jié),因為必須時刻保持電解池的陽極和陰極兩側(cè)上的壓力均衡,防止氫氧氣體穿過多孔的石棉膜混合,進(jìn)而引起爆炸。
  
  4)堿性電解槽難以與具有快速波動特性的可再生能源配合。
  
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【延伸閱讀】

閱讀上文 >> 5種制氫技術(shù)方法簡介及其優(yōu)劣勢分析
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