أربع طرق لإنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي للماء
يشير إنتاج الهيدروجين من التحليل الكهربائي للماء إلى تفكك جزيئات الماء تحت تأثير التيار المباشر لتوليد الأكسجين والهيدروجين ، اللذين يترسبان من الأنود والكاثود لخلية التحليل الكهربائي على التوالي. على المستوى التقني ، ينقسم التحليل الكهربائي للماء لإنتاج الهيدروجين بشكل أساسي إلى التحليل الكهربائي للماء القلوي (AWE) ، التحليل الكهربائي للماء البوليمر الصلب ، التحليل الكهربائي للماء بغشاء التبادل الأنيوني الصلب (AEM) والتحليل الكهربائي للماء أكسيد الصلب (SOE). من بينها ، AWE هي تقنية التحليل الكهربائي للمياه الصناعية السابقة مع عقود من الخبرة التطبيقية وتكنولوجيا ناضجة نسبيًا. في السنوات الأخيرة ، تطورت تقنية التحليل الكهربائي للماء PEM بسرعة من حيث التصنيع ، تكنولوجيا التحليل الكهربائي للمياه المملوكة للدولة في مرحلة العرض الأولي ،
1. التحليل الكهربائي القلوي للماء لإنتاج الهيدروجين
يتكون الحجاب الحاجز لخزان إنتاج الهيدروجين المائي المتحلل بالكهرباء بشكل أساسي من الأسبستوس ، والذي يلعب دور فصل الغازات. يتكون الكاثود والأنود بشكل أساسي من سبائك معدنية ، مثل سبائك النيكل والموليبدينوم ، والتي تعمل على فصل الماء لإنتاج الهيدروجين والأكسجين. عادة ما يكون المحلول الكهربائي للمحلل الكهربائي للماء القلوي الصناعي عبارة عن محلول هيدروكسيد البوتاسيوم بكسر كتلة 20٪ ~ 30٪ ، ودرجة حرارة التشغيل للمحلل الكهربائي هي 70 ~ 80 درجة مئوية ، وكثافة تيار العمل حوالي 0.25 أمبير / سم مربع ، و ضغط الغاز المتولد هو 0.1 ~ 3.0 ميجا باسكال ، والكفاءة الإجمالية 62٪ ~ 82٪. يعتبر إنتاج الهيدروجين من المياه القلوية تقنية ناضجة مع انخفاض تكاليف الاستثمار والتشغيل ، ولكن هناك مشاكل مثل فقدان الغسول ، والتآكل ، وارتفاع استهلاك الطاقة.
2. إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للماء
يختلف عن التحليل الكهربائي للماء لإنتاج الهيدروجين ، يستخدم التحليل الكهربائي لغشاء تبادل البروتون (PEM) الماء لإنتاج الهيدروجين غشاء تبادل بروتون حمض البيرفلوروسولفونيك مع استقرار كيميائي جيد ، والتوصيل بالبروتون وفصل الغاز بدلاً من غشاء الأسبستوس كإلكتروليت صلب ، والذي يمكن أن يمنع الإلكترون بشكل فعال نقل. ، تحسين سلامة المحلل الكهربائي. المكونات الرئيسية للمحلل الكهربائي PEM هي غشاء تبادل البروتون ، طبقات المحفز الموجبة والسالبة ، طبقات انتشار الغاز الموجب والسالب ، لوحات النهاية الموجبة والسالبة ، إلخ. من الداخل إلى الخارج. من بينها ، تشكل طبقة الانتشار وطبقة المحفز وغشاء تبادل البروتونات القطب الغشائي ، وهو المكان الرئيسي لنقل المواد والتفاعل الكهروكيميائي في المحلل الكهربائي للماء بأكمله.
3. التحليل الكهربائي لأكسيد صلب بدرجة حرارة عالية للماء لإنتاج الهيدروجين
يختلف التحليل الكهربائي لأكسيد صلب عالي الحرارة للمياه لإنتاج الهيدروجين عن التحليل الكهربائي للمياه القلوية والتحليل الكهربائي للمياه PEM. يستخدم التحليل الكهربائي لأكسيد صلب عالي الحرارة للماء لإنتاج الهيدروجين أكسيد صلب كمادة إلكتروليت ، ودرجة حرارة التشغيل 800 ~ 1000. تم تحسين الأداء الكهروكيميائي لعملية إنتاج الهيدروجين بشكل كبير وأكثر كفاءة.
يستخدم القطب الكهربي لخلية التحليل الكهربائي SOEC محفزًا معدنيًا غير ثمين ، وتتخذ مادة الكاثود معدنًا مساميًا من السيراميك Ni / YSZ ، وتتخذ مادة الأنود أكسيد البيروفسكايت ، ويتبنى الإلكتروليت موصل أيون الأكسجين YSZ. هيكل المواد الخزفية بالكامل يتجنب تآكل المواد. تحد بيئة العمل ذات درجة الحرارة العالية والرطوبة العالية من اختيار المواد ذات الثبات العالي والمتانة الجيدة ومقاومة التوهين للمحللات الكهربائية ، كما تقيد اختيار سيناريوهات التطبيق والترويج على نطاق واسع لتكنولوجيا إنتاج الهيدروجين SOEC.
4. التحليل الكهربائي للماء غشاء تبادل أنيون البوليمر الصلب
البحث عن التحليل الكهربائي للمياه AEM قد بدأ للتو. في السنوات القليلة الماضية ، تم تطوير أغشية التبادل الأنيوني البوليمري (AEMs) للأجهزة الكهروكيميائية ، ويمكن أن يوفر التحليل الكهربائي القلوي باستخدام AEM مزايا PEM والتحليل الكهربائي القلوي الدوري بالكهرباء السائل.