氫能全產(chǎn)業(yè)鏈解析之制氫篇：堿性電解水

2022-03-15 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽數(shù)：816

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

　　綠氫是通過(guò)可再生能源發(fā)電，再通過(guò)電解水獲取氫氣。電解水制氫是在直流電的作用下，通過(guò)電化學(xué)過(guò)程將水分子分解為氫氣和氧氣，分別在陰、陽(yáng)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(duì)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(jì)性。下面我們就來(lái)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(yáng)極之間的電場(chǎng)力作用下穿過(guò)多孔的橫膈膜，到達(dá)陽(yáng)極，在陽(yáng)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(huì)帶有堿液，因此，對(duì)產(chǎn)出的氣體要進(jìn)行脫堿霧處理。

　　堿性電解槽的優(yōu)勢(shì)

　　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(huì)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(huì)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(dòng)，制氫速度難以快速調(diào)節(jié)，因?yàn)楸仨殨r(shí)刻保持電解池的陽(yáng)極和陰極兩側(cè)上的壓力均衡，防止氫氧氣體穿過(guò)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(dòng)特性的可再生能源配合。

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